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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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Eine
Kopfstütze
dieser Art ist aus der
DE
39 00 495 A1 bekannt. Im Falle eines Crashs wird der Abstand
zwischen dem Kopf des Insassens und der Kopfstütze verringert, um ein Schleudertrauma (HWS-Syndrom)
zu vermeiden. Hierzu bewegt sich im Crashfall ein gepolsterte, erste
Baugruppe relativ zu einer feststehenden, zweiten Baugruppe nach vorne,
und zwar durch einen ausfahrenden Kolben, gegebenenfalls kombiniert
mit einer überlagerten Schwenkbewegung.
In der
DE 197 31 059
A1 ist eine Kopfstütze
offenbart, bei der im Crashfall die einen Stützkörper tragenden Tragstangen
(als zweite Baugruppe) gegenüber
den Haltestangen (als dritte Baugruppe) nach vorne schwenken und
zugleich ein Polsterteil (als erste Baugruppe) relativ zum Stützkörper ausfährt. Die
DE 199 23 909 A1 schließlich zeigt
eine Kopfstütze,
bei der eine gepolsterte, erste Baugruppe gegenüber eine in Ruhe verbleibenden, zweiten
Baugruppe ausfährt.
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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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Dadurch,
dass eine unterhalb der zweiten Baugruppe angeordnete dritte Baugruppe
der Kopfstütze
vorgesehen ist, gegenüber
welcher sich die erste Baugruppe im Crashfall nach oben bewegt, 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
Insassen 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.
Für möglichst
einfach aufzubauende Antriebe ist die erste Baugruppe relativ zur zweiten
Baugruppe (nach vorne) und die zweite Baugruppe relativ zur dritten
Baugruppe (nach oben) beweglich, wobei sie jeweils translatorische
Bewegungen ausführen,
so dass insgesamt zwei translatorische Bewegungen überlagert
werden. Im Rahmen einer modularen Bauweise und für eine bessere Austauschbarkeit
sowie für
kurze Betätigungswege
können
aufgrund der Überlagerung
der zwei translatorischen Bewegungen alle Baugruppen einschließlich crashsensitiver
Sensoren, Energiespeicher, Getriebe und sonstiger Antriebselemente
innerhalb der Kopfstütze
integriert sein, d.h. eine geschlossene Einheit bilden.
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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.
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Die
translatorischen Bewegungen können rein
translatorisch oder Überlagerungen
zweier Schwenkbewegungen sein. In letzterem Fall kann beispielsweise
mittels Gleitführungen
wieder die gewünschte
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, Getriebe und Führungen, aber gemeinsame Auslösungen,
besser gesteuert werden.
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Die
Sicherung des ausgelösten
Zustandes durch eine besondere Sperre hat den Vorteil, daß der Kopf
des Insassens keine Energie reversibel in die Kopfstütze übertragen
kann, durch welche er wieder beschleunigt werden könnte.
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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
perspektivische Ansicht des Ausführungsbeispiels
von schräg
vorne im ausgelösten Zustand,
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2 eine
Darstellung entsprechend 1 ohne Polsterung im Ausgangszustand
vor der Montage der Prallplatte,
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3 eine
Explosionsdarstellung der Bauteile der Höhenverriegelung in perspektivischer
Ansicht von schräg
vorne,
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4 eine
Explosionsdarstellung der Bauteile des Energiespeichers für die Schwenkbewegung
in perspektivischer Ansicht von schräg vorne,
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5 eine
Explosionsdarstellung der Bauteile des Getriebes für die Schwenkbewegung
in perspektivischer Ansicht von schräg vorne,
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6 eine
perspektivische Ansicht entgegen 2 von schräg hinten
im Ausgangszustand,
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7 einen
Schnitt entlang der Linie VII-VII in 6 im ausgelösten Zustand.
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Eine
Kopfstütze 1 für einen
Fahrzeugsitz ist auf zwei in die Rückenlehne 3 eingeführten Kopfstützenstangen 5 angebracht.
Die nachfolgenden Richtungsangaben beziehen sich auf die Anordnung
des Fahrzeugsitzes in einem Kraftfahrzeug und dessen gewöhnliche
Fahrtrichtung (x-Richtung). Für
eine Höheneinstellung
ist die Kopfstütze 1 auf
an sich bekannte Weise relativ zur Rückenlehne 3 in der
Höhe (z-Richtung) verschieblich
ausgebildet und durch geeignete Rastmittel verrastbar. Im folgenden
ist zunächst
der Ausgangs- oder Gebrauchszustand der Kopfstütze 1 beschrieben.
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Mit
dem oberen Ende jeder Kopfstützenstange 5 ist
eine ringförmige
Anschlaghülse 7 beispielsweise
verstiftet oder einstückig
mit dieser ausgebildet. Für
jede Kopfstützenstange 5 ist
innerhalb der Kopfstütze 1 eine
hohlzylindrische Führungshülse 9 vorgesehen,
in welche von unten her eine Unterlegscheibe 11 und eine
im folgenden als Höhen-Druckfeder 13 bezeichnete
Druckfeder und von oben her die Kopfstützenstange 5 eingeschoben
sind. Die beiden Führungshülsen 9 sind
auf einer Höhenverriegelung 15 montiert.
Die in Fahrzeugsitz-Querrichtung (y-Richtung) angeordnete Höhenverriegelung 15 umfasst
ein längliches
Unterteil 17 mit zwei Durchlässen 17' für die Kopfstützenstangen 5,
einem auf dem Unterteil 17 entlang diesem angeordneten
länglichen Schieber 19,
welcher zwei leicht längliche
Durchlässe 19' für die Kopfstützenstangen 5 aufweist,
und zwei blockartige Oberteile 21, welche an den beiden Enden
des Unterteils 17 angeschraubt sind, auf den einander zugewandten
Seiten jeweils mit einem nach vorne weisenden Verriegelungshaken 23 versehen sind
und Bohrungen 21' zum
Durchlaß der
Kopfstützenstangen 5 aufweisen.
Die Oberteile 21 und die Verriegelungshaken 23 können getrennt
oder einstückig
ausgebildet sein, wobei das Unterteil 17 auch einstückig mit
den Oberteilen 21 ausgebildet sein kann.
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Die
Oberteile 21 sind mittels Nuten 21'' im Bereich
ihrer Bohrungen 21' soweit
vom Unterteil 17 beabstandet, daß innerhalb dieser Nuten 21'' der Schieber 19 in seiner
Längsrichtung
im Rahmen der Abmessungen seiner Durchlässe 19' für die Kopfstützenstangen 5 verschieblich
ist. Der Schieber 19 kann über die Berandungen seiner
Durchlässe 19' mit entsprechenden
Kerben 5' in
den Kopfstützenstangen 5 zusammenwirken,
um diese zu verriegeln. Bei der Montage werden die Führungshülsen 9 mit
den Kopfstützenstangen 5 soweit
in die Höhenverriegelung 15 eingeführt, daß der in
y-Richtung etwas nach links gezogene Schieber 19 in der
untersten Kerbe 5' einrastet.
Im Normalgebrauch wird die Raststellung des Schiebers geändert und
dadurch die Höhe
der Kopfstütze 1 eingestellt.
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Auf
jede Führungshülse 9 ist
jeweils eine Schwenkeinrichtung 25 mit ihrer röhrenförmigen Schwenkhülse 25' für eine schwenkbare
Lagerung aufgeschoben. Von der Schwenkhülse 25' stehen radial zwei angeschweißte oder
einstückig
damit ausgebildete Schwenkarme 27 ab. Am unteren Ende ihrer
Schwenkhülse 25' weist jede
Schwenkeinrichtung 25 eine durchlaßartige Verriegelungsaufnahme 28 auf,
welche im Ausgangszustand der Kopfstütze 1 nach innen weist
und über
den Verriegelungshaken 23 geschwenkt ist, so daß die Schwenkeinrichtung 25 verriegelt
ist. In diesem Ausgangszustand sind von beiden Schwenkeinrichtungen 25 die
leicht zueinander versetzten Schwenkarme 27 in der Art
von gefalteten Händen
einander überkreuzend
zugewandt. Die Schwenkeinrichtung 25 trägt an ihrem oberen Ende einen
Mitnehmer 29, welcher einen die Schwenkhülse 25' umrundenden
Clipsring 29',
der mittels einer Nase in eine Nut der Schwenkhülse 25' greift, und einen radial vom Clipsring 29' abstehenden
Mitnehmerbolzen 29'' aufweist.
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Ein
im wesentlichen zylindrisches, mit zwei Längsrillen 31' versehenes
Führungsrohr 31 ist
horizontal in Querrichtung der Kopfstütze 1 (y-Richtung) angeordnet.
Seine linke Stirnseite ist geschlossen. Von der offenen, rechten
Stirnseite her sind in das Führungsrohr 31 eine
Einstellscheibe 33, eine im folgenden als Schwenk-Druckfeder 35 bezeichnete Druckfeder
und ein Kulissenstein 37 eingeführt. Dabei ist der Kulissenstein 37 mit
einem zylindrischen Abschnitt innerhalb des Führungsrohrs 31 angeordnet
und durch eine Nut-Feder-Führung
in Längsrichtung
des Führungsrohrs 31 geführt und
ragt mit einem radial abstehenden, kleineren quaderför migen Abschnitt
nach vorne aus einer entsprechenden, über etwa die rechte Hälfte des
Führungsrohrs 31 hinweg
vorgesehen Aussparung des Führungsrohrs 31 heraus.
Die Position der Einstellscheibe 33 innerhalb des Führungsrohrs 31 ist
beispielsweise durch eine Stellschraube einstellbar, welche in eine
Gewindebohrung auf der Stirnseite des Führungsrohrs 31 eingedreht
ist. Das so vormontierte Führungsrohr 31 ist
mit seinen Längsrillen 31' in eine seitlich
geschlitzte Grundplatte 41 geschoben und durch zwei Schellen 43 fixiert.
Die Grundplatte 41 kann auch einstückig mit dem Führungsrohr 31 ausgebildet
sein.
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Auf
der nach vorne weisenden Seite der im wesentlichen flachen Grundplatte 41 sind
eine linke Zahnstange 45 und eine rechte Zahnstange 46 in Querrichtung
der Kopfstütze 1 (y-Richtung)
beweglich geführt.
Die linke Zahnstange 45 und die rechte Zahnstange 46 sind
auf einer mit der Grundplatte 41 verbundenen linken Zahnstangenführung 47 bzw. rechten
Zahnstangenführung 48 gelagert.
Eine vor den beiden Zahnstangen 45 und 46 angeordnete
und an der Grundplatte 41 befestigte Zahnstangenabdeckung 49 hält die beiden
in der Höhe
leicht versetzt angeordneten Zahnstangen 45 und 46 in
Anlage an die Grundplatte 41. Die Zahnstangenführungen 47 und 48 und
die Zahnstangenabdeckung 49 können jeweils einstückig mit
der Grundplatte 41 ausgebildet sein. An dem innen angeordneten,
rechten Ende der linken Zahnstange 45 ist ein Kulissensteinadapter 51 angeschweißt oder
einstückig
ausgebildet, welcher mit dem quaderförmigen Abschnitt des Kulissensteins 37 verbunden
ist. An dem außen
angeordneten, linken Ende der linken Zahnstange 45 ist
ein linker Mitnehmeradapter 53 angeschweißt oder
einstückig
ausgebildet, in dessen Öffnung 53' unter Bildung einer
Art gelenkigen Verbindung der Mitnehmerbolzen 29'' der linken Schwenkeinrichtung 25 greift.
An dem außen
angeordneten, rechten Ende der rechten Zahnstange 46 ist
ein rechter Mitnehmeradapter 54 angeschweißt oder
einstückig
ausgebildet, in dessen Öffnung 54' unter Bildung
einer Art gelenkigen Verbindung der Mitnehmerbolzen 29'' der rechten Schwenkeinrichtung 25 greift.
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In
eine Bohrung der Grundplatte 41 ist eine Lagerbuchse 57 eingesetzt,
in welcher eine Welle 61 eines Ritzels 63 drehbar
gelagert ist. Das Ritzel 63 ist so zwischen den beiden
Zahnstangen 45 und 46 angeordnet, daß die linke
Zahnstange 45 mit ihrer nach oben weisenden Verzahnung
in das Ritzel 63 auf dessen Unterseite eingreift und die
rechte Zahnstange 46 mit ihrer nach unten weisenden Verzahnung
in das Ritzel 63 auf dessen Oberseite eingreift. An dem nach
hinten weisenden, auf der Rückseite
der Grundplatte 41 angeordneten, freien Ende der Welle 61 ist ein
Sperrklinkenrad 65 geschoben und mittels eines Stiftes
fixiert. Das Sperrklinkenrad 65 weist eine bezogen auf
die x-Richtung rechtsdrehend gerichtete sägezahnartige Verzahnung auf,
in welche von oben her ein Sperrhaken 67 eingreift. Der
hebelartig ausgebildete Sperrhaken 67 ist schwenkbar in
einem auf der Rückseite
der Grundplatte 41 über
ein Winkelstück
auf dem linken Ende des Führungsrohrs 31 angebrachten
Lagerbock 69 gelagert. An dem vom Sperrklinkenrad 65 abgewandten
Ende des Sperrhakens 67 ist um einen Stift des Sperrhakens 67 herum eine
Sperrhakenfeder 71 angeordnet, welche zwischen dem Führungsrohr 31 und
dem Sperrhaken 67 eingespannt ist und dadurch den Sperrhaken 67 und zum
Sperrklinkenrad 65 hin in Schließrichtung vorspannt.
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An
der Grundplatte 41 ist oberhalb des Führungsrohrs 31 eine
zweiteilig ausgebildete, quaderförmige
Riegelführung 73 angebracht,
innerhalb derer ein Riegel 75 in z-Richtung beweglich geführt ist. Der
Riegel 75 ragt durch eine Öffnung 31'' im Führungsrohr 31 in letzteres
und hält
so den Kulissenstein 37. Der Riegel 75 weist an
seinem oberen Ende eine in y-Richtung angeordnete Querachse 77 und auf
dieser links und rechts je ein Kugellager 79 auf. Ein Massesensor 81 ist
auf einem bügelförmigen Masseträger 83 angebracht,
welcher mit seinen beiden freien Schenkeln über seitliche Lagerzapfen 85 an
der Riegelführung 73 schwenkbar
gelagert ist. An dem am Massesensor 81 entlang verlaufenden
Mittelabschnitt des Masseträgers 83 ist
auf dessen Unterseite mittig eine gewölbte Riegelkulisse 87 angebracht,
welche auf den Kugellagern 79 des Riegel 75 aufliegt.
Durch eine Riegelfeder 89 zwischen der Riegelführung 73 und
dem Riegel 75 ist letzterer nach oben (z-Richtung) vorgespannt,
wobei er durch die Riegelkulisse 87 gehalten wird. Anschläge 91 an
der Riegelführung 73 begrenzen
eine später
beschriebene Schwenkbewegung des Masseträgers 83 samt Massesensor 81 beim Übergang
in einen ausgelösten
Zustand. Zwei Rückstellfedern 93,
die zwischen einer vorderen Einhängung 95 an
der Grundplatte 41 und einer hinteren Einhängung 97 am
Masseträger 83 vorgesehen
sind, sorgen für
eine Rückstellung des
Massesensors 81 in den Ausgangszustand nach einer eventuellen
Schwenkbewegung.
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An
den Schwenkeinrichtungen 25 ist eine nach vorne (x-Richtung)
weisende und in einer y-z-Ebene angeordnete Prallplatte 101 beweglich
angebracht. Hierzu sind die abgewinkelten Enden der Schwenkarme 27 in
Kulissen oder anderen Gleitführungen
auf der Rückseite
der Prallplatte 101 eingehängt. Ein gepolsterter und bezogener,
vorderer Polsterkörper 103 ist
auf der Vorderseite der Prallplatte 101 angebracht, während ein
ebenfalls gepolsterter und bezogener, hinterer Polsterkörper 105 auf der
Rückseite
der Grundplatte 41 angebracht ist. Der nicht näher dargestellte
Trägerrahmen
des Polsterkörpers 105 kann
einstückig
mit der Grundplatte 41 ausgebildet sein, gegebenenfalls
auch einstückig
mit dem Führungsrohr 31 sein.
Im Ausgangszustand liegen der vordere Polsterkörper 103 und der hintere Polsterkörper 105 aneinander
an, wobei sie die vorstehend beschriebenen Bauteile umschließen, und ermöglichen
so einen bestimmungsgemäßen Gebrauch
der Kopfstütze 1.
Im Falle eines Heckcrashs soll eine aus Prallplatte 101 und
vorderem Polsterkörper 103 bestehende
erste Baugruppe der Kopfstütze 1 sich
relativ zu den hinteren Bauteilen der Kopfstütze 1 bewegen und
zum Kopf des Insassens geführt
werden.
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Bei
einem 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 Fahr zeugstruktur
abhängt.
Ausgehend vom Ausgangszustand bewegt sich vorliegend der Massesensor 81 relativ
zu den übrigen
Bauteilen der Kopfstütze 1 nach
hinten und führt
dabei eine Schwenkbewegung um die Lagerbolzen 85 aus, bis
der Masseträger 83 in
Anlage an die Anschläge 91 gelangt.
Die mitschwenkende Riegelkulisse 87 gibt dem Riegel 75 in
z-Richtung nach oben Weg frei, wodurch die Riegelfeder 89 den
Riegel 75 aus dem Führungsrohr 31 ziehen
kann. Die als Energiespeicher für
die Schwenkbewegung dienende Schwenk-Druckfeder 35 drückt den
nun frei gegebenen Kulissenstein 37 nach rechts, worauf
dieser die linke Zahnstange 45 als das antriebsseitige
Element eines Getriebes ebenfalls nach rechts zieht. Über das
mit der linken Zahnstange 45 in Zahneingriff stehende,
sich nun drehende Ritzel 63 wird die mit dem Ritzel 63 in Zahneingriff
stehende rechte Zahnstange 46 nach rechts gezogen, also
gegenläufig
zur linken Zahnstange 45. Das mit dem Ritzel 63 drehfest
verbundene Sperrklinkenrad 65 dreht sich aufgrund der Zahnrichtung
unter dem Sperrhaken 67 hindurch. Die beiden Zahnstangen 45 und 46 bewegen über ihre
Mitnehmeradapter 53 und 54 die Mitnehmer 29 der Schwenkeinrichtungen 25 nach
innen, so daß die
als abtriebsseitige Elemente des Getriebes dienenden Schwenkarme 27 aus
dem gefalteten Ausgangszustand heraus gegensinnig auseinander schwenken.
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Durch
die Bewegung der aufschwenkenden Schwenkarme 27 wird zum
einen die gelenkig daran angebrachte Prallplatte 101 nach
vorne (x-Richtung) bewegt. Zum anderen verlassen die Verriegelungsaufnahmen 28 die
Verriegelungshaken 23. Die als Energiespeicher für die Höhenverschiebung
dienenden Höhen-Druckfedern 13 entspannen
sich dadurch und bewegen die Schwenkeinrichtungen 25 samt Grundplatte 41 und
daran angebrachter Bauteile, welche zusammen eine zweite Baugruppe
bilden, gegenüber
der Höhenverriegelung 15,
welche zusammen mit den Kopfstützenstangen 5 eine
dritte Baugruppe bildet, nach oben (z-Richtung). Die Prallplatte 101 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. An den Schwenkhülsen 25' der Schwenkeinrichtungen 25 ausgebildete
Schwenkanschläge 25'' begrenzen die Bewegung der Schwenkeinrichtungen 25 derart,
daß in
diesem ausgelösten
Zustand die Schwenkarme 27 nach vorne weisen. Der Sperrhaken 67 verhindert
eine weitere Drehung des Sperrklinkenrads 65 und sowie
eine Bewegung der Zahnstangen 45 und 46. Durch
diese abtriebsseitige Sicherung des ausgelösten Zustand wird ein Zurückschwenken
der Schwenkeinrichtungen 25 in den Ausgangszustand entgegen
der Kraft der Schwenk-Druckfeder 35 verhindert, also eine
reversible Aufnahme der Bewegungsenergie des Kopfes des Insassens
und damit auch eine nachfolgende Rückübertragung auf den Kopf des
Insassens ausgeschlossen.