DE102004035583A1

DE102004035583A1 - Crashaktive Kopfstütze

Info

Publication number: DE102004035583A1
Application number: DE102004035583A
Authority: DE
Inventors: Daniel Hippel; Michael Böhmer; Norbert Heeg; Ralf Münster
Original assignee: Keiper GmbH and Co
Current assignee: Adient US LLC
Priority date: 2004-07-22
Filing date: 2004-07-22
Publication date: 2006-02-16
Anticipated expiration: 2024-07-23
Also published as: DE102004035583B4

Abstract

Bei einer Kopfstütze (1) für einen Fahrzeugsitz, mit einem Träger (5), wenigstens je einer am Träger (5) angelenkten oberen und unteren Schwinge (11, 15), welche um horizontale Achsen (7, 17) schwenkbar sind, einem an den Schwingen (11, 15) angelenkten Prallelement (13), welches mit den Schwingen (11, 15) und dem Träger (5) wenigstens ein Viergelenk (19) bildet, und einer Antriebsfeder (25), welche im Crashfall das Viergelenk (19) antreibt, so daß das Prallelement (13) aus einer Normalstellung heraus nach vorne in eine Crashstellung ausfährt, weist aufgrund der Ausrichtung der Schwingen (11, 15) in der Crashstellung eine vom Prallelement (13) auf wenigstens eine der Schwingen (11, 15) übertragene Kraft (F¶K¶) eine quer zur Schwinge (11, 15) wirkende Restkomponente (F¶KR¶) auf, die alleine oder zusammen mit einer Federkraft (F¶F¶) in Ausfahrrichtung auf die Schwinge (11, 15) wirkt, oder in der Crashstellung stützt die Antriebsfeder (25) wenigstens eine der Schwingen (11, 15) ab.

Description

Die Erfindung betrifft eine Kopfstütze mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruches 1.

Aus der DE 199 51 966 A1 ist eine Kopfstütze dieser Art bekannt, bei welcher das Prallelement mittels eines als Parallelogramm ausgebildeten Viergelenks im Crashfall ausfährt, wobei als Antrieb ein federbelasteter Schwenkarm dient, welcher in der Crashstellung verriegelt wird.

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.

Mit dem erfindungsgemäßen Ansatz werden weniger Bauteile benötigt, was die Montage vereinfacht und die Kosten senkt. Dadurch, daß aufgrund der Ausrichtung der Schwingen in der Crashstellung eine vom Prallelement auf wenigstens eine der Schwingen übertragene Kraft eine quer zur Schwinge wirkende Restkomponente aufweist, die in Ausfahrrichtung auf die Schwinge wirkt, wird keine Crashsperre benötigt. Diese Bedingung läßt sich am einfachsten dadurch realisieren, daß die entsprechende Schwinge sich in der Crashstellung jenseits einer Totpunktlage bezüglich der vom Prallelement übertragenen Kraft befindet, d.h. beim Ausfahren eine solche Totpunktlage überschreitet.

Zusätzlich kann eine Federkraft ausgenutzt werden, die von der Antriebsfeder oder von einer Zusatzfeder aufgebracht wird und die zusammen mit der Restkomponente wirkt, so daß die resultierende Kraft ebenfalls in Ausfahrrichtung auf die Schwinge wirkt. Damit braucht die Schwinge beim Ausfahren die Totpunktlage für die vom Prallelement übertragenen Kraft alleine nicht überschreiten, was eine graduell kürzere Reaktionszeit ergibt.

Alternativ kann die Antriebsfeder auch zum Abstützen der Schwinge in der Crashstellung eingesetzt werden, beispielsweise indem ein Schenkel der Antriebsfeder sich so zur Schwinge ausrichtet, daß die Schwinge keine Kraft mehr auf den Schenkel übertragen kann, um ihn zurückzudrängen.

Im folgenden ist die Erfindung anhand von drei in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispielen näher erläutert. Es zeigen
1 eine schematische Darstellung des ersten Ausführungsbeispiels in der Crashstellung,
2 eine schematische Darstellung des zweiten Ausführungsbeispiels in der Crashstellung,
3 eine schematische Darstellung des dritten Ausführungsbeispiels in der Normalstellung, und
4 eine schematische Darstellung des dritten Ausführungsbeispiels in der Crashstellung.
Im ersten Ausführungsbeispiel ist eine Kopfstütze 1 für einen Fahrzeugsitz eines Kraftfahrzeuges vorgesehen. Die Kopfstütze 1 ist mittels zweier paralleler Kopfstützenstangen 3, die verschieblich in der Rückenlehne des Fahrzeugsitzes gehaltert sind, in ihrer Höhe einstellbar. Die Kopfstützenstangen 3 sind mit ihrem oberen Ende fest in einen quer zu den Kopfstützenstangen 3 angeordneten Träger 5 eingeführt. Am oberen Ende des Trägers 5 ist eine horizontal angeordnete, quer zu den Kopfstützenstangen 3 verlaufende Achse 7 im Träger 5 definiert, welche vorliegend nur mathematisch vorhanden ist, in abgewandelter Ausführung jedoch auch körperlich vorhanden sein kann.
Um die Achse 7 ist ein Paar oberer Schwingen 11 schwenkbar gelagert, welche voneinander beabstandet angeordnet sind. Die oberen Schwingen 11 weisen in der nun beschriebenen, in 1 gestrichelt angedeuteten Normalstellung parallel zueinander nach unten und etwas nach vorne. An dem von der Achse 7 abgewandten Ende jeder oberen Schwinge 11 ist letztere mittels eines oberen Gelenks 12 an einem gemeinsamen Prallelement 13 angelenkt, welches in Fahrtrichtung vor dem Träger 5 angeordnet ist. Auf dem Prallelement 13 ist ein Polster 14 angeordnet, wobei das Prallelement 13 vorliegend zugleich der Polsterträger ist, d.h. das Polster 14 direkt am Prallelement 13 befestigt ist.
Eine Paar unterer Schwingen 15 von länglicher Gestalt sind einerseits jeweils mittels eines horizontalen, zur Achse 7 parallelen Schwingenlagerbolzens 17 am Träger 5 und andererseits mittels eines unteren Gelenks 18 am unteren Ende des Prallelements 13 angelenkt. In der Normalstellung weisen die unteren Schwingen 15 parallel zueinander nach unten und etwas nach vorne. Der Träger 5, die obere Schwinge 11, das Prallelement 13 und die untere Schwinge 15 bilden jeweils ein Viergelenk 19. Dabei ist die untere Schwinge 15 länger als die obere Schwinge 11, so daß die obere Schwinge 11 und die untere Schwinge 15 zueinander nicht parallel sind.
Eine als Energiespeicher dienende, vorgespannte, als Doppelschenkelfeder teilweise auf die Achse 7 aufgewickelte Antriebsfeder 25 beaufschlagt wenigstens mittelbar die Viergelenke 19, wobei die Antriebsfeder 25 in der Normalstellung durch einen nicht näher dargestellten Verriegelungsmechanismus so gehalten wird, daß die Schwingen 11 und 15 die zuvor beschriebenen Stellungen einnehmen. Im Falle eines Heckcrashs gibt der Verriegelungsmechanismus die Antriebsfeder 25 frei, womit die crashaktive Kopfstütze 1 ausgelöst ist. Aufgrund der sich entspannenden Antriebsfeder 25 schnellt das Prallelement 13 unter Ausfahren der Viergelenke 19 nach vorne. Die Crashstellung ist erreicht, wenn wenigstens eine obere Schwinge 11 in Anlage an einen Anschlag 31 gelangt, welcher am Prallelement 13 im Bereich des oberen Gelenks 12 vorgesehen ist, aber auch am Träger 5 vorgesehen sein könnte. In der Crashstellung weisen sowohl die oberen Schwingen 11 als auch die unteren Schwingen 15 nach vorne und etwas nach oben.
Wenn der Kopf des Insassens in Anlage an das Polster 14 kommt, übt er eine Kraft F_K auf das Prallelement 13 aus, welches diese Kraft F_K an den Gelenken 12 und 18 auf die Schwingen 11 und 15 überträgt. Am oberen Gelenk 12 kann diese Kraft F_K in eine Abstützkomponente F_KA entlang der oberen Schwinge 11 und eine Restkomponente F_KR senkrecht zur oberen Schwinge 11 zerlegt werden. Die Crashstellung ist so gewählt, daß das von der Restkomponente F_KR aufgebrachte Moment gleichgerichtet zu dem von der Antriebsfeder 25 aufgebrachten Moment ist, d.h. die Restkomponente F_KR wirkt in Ausfahrrichtung und drückt die oberen Schwinge 11 gegen den Anschlag 31, insbesondere wenn die Crashstellung noch nicht ganz erreicht ist, bzw. unterstützt die Anlage der oberen Schwinge 11 am Anschlag 31. Die obere Schwinge 11 befindet sich also bezüglich der Kraft F_K jenseits einer Totpunktlage. Am unteren Gelenk 18 liegen entsprechende Verhältnisse vor.
Das zweite Ausführungsbeispiel gleicht dem ersten Ausführungsbeispiel, soweit nachfolgend nicht abweichend beschrieben, weshalb gleiche und gleich wirkende Bauteile um 100 höhere Bezugszeichen tragen. Bei der Kopfstütze 101 ist auf den Kopfstützenstangen 103 wiederum der Träger 105 angebracht, welcher die horizontale Achse 107 drehbar lagert. Die oberen Schwingen 111 sind an der Achse 107 und mittels der oberen Gelenke 112 an dem plattenförmigen, das Polster 114 tragenden Prallelement 113 angelenkt, während die längeren unteren Schwingen 115 einerseits mittels der horizontalen Schwingenlagerbolzen 117 am Träger 105 und andererseits mittels der unteren Gelenke 118 ebenfalls am Prallelement 113 angelenkt sind, so daß auf jeder Seite der Kopfstütze 101 wieder ein Viergelenk 119 gebildet wird. Die Antriebsfeder 125 beaufschlagt wiederum diese Viergelenke 119.
Die Normalstellung der Kopfstütze 101 entspricht derjeingen des ersten Ausführungsbeispiels. Im Heckcrashfall fahren die Viergelenke 119 wiederum aus und verlagern das Prallelement 113 nach vorne. In der Crashstellung weisen sowohl die oberen Schwingen 111 als auch die unteren Schwingen 115 nach vorne und etwas nach unten. Wenn der Kopf des Insassens in Anlage an das Polster 114 kommt, übt er eine Kraft F_K auf das Prallelement 113 aus, welches diese Kraft F_K an den Gelenken 112 und 118 auf die Schwingen 111 und 115 überträgt. Am oberen Gelenk 112 kann diese Kraft F_K in eine Abstützkomponente F_KA entlang der oberen Schwinge 111 und eine Restkomponente F_KR senkrecht zur oberen Schwinge 111 zerlegt werden. Die Antriebsfeder 125 und/oder eine Zusatzfeder 133 beaufschlagen die obere Schwinge 111 mit einer Federkraft F_F, welche betragsmäßig größer oder gleich der Restkomponente F_KR ist, so daß die resultierende Kraft in Ausfahrrichtung wirkt und eine Anlage der oberen Schwinge 111 an einen Anschlag 131 oder dergleichen unterstützt, d.h. die Crashstellung sichert. Am unteren Gelenk 118 liegen entsprechende Verhältnisse vor.
Das dritte Ausführungsbeispiel gleicht wiederum dem ersten und dem zweiten Ausführungsbeispiel, soweit nachfolgend nicht abweichend beschrieben, weshalb gleiche und gleich wirkende Bauteile um 200 bzw. 100 höhere Bezugszeichen tragen. Bei der Kopfstütze 201 ist auf den Kopfstützenstangen 203 wiederum der Träger 205 angebracht, welcher die horizontale Achse 207 drehbar lagert. Die oberen Schwingen 211 sind an der Achse 207 und mittels der oberen Gelenke 212 an dem plattenförmigen, das Polster 214 tragenden Prallelement 213 angelenkt, während die längeren unteren Schwingen 215 einerseits mittels der horizontalen Schwingenlagerbolzen 217 am Träger 205 und andererseits mittels der unteren Gelenke 218 ebenfalls am Prallelement 213 angelenkt sind, so daß auf jeder Seite der Kopfstütze 201 wieder ein Viergelenk 219 gebildet wird. Die Antriebsfeder 225 beaufschlagt wenigstens eine der oberen Schwingen 211 unmittelbar mit einem Kontaktabschnitt 225' am Ende eines Schenkels 225'' der Antriebsfeder 225.
Aus der in 3 dargestellten Normalstellung fahren die Viergelenke 219 – angetrieben von der Antriebsfeder 225 – im Heckcrashfall aus und verlagern das Prallelement 213 nach vorne. Dabei gleitet der Kontaktabschnitt 225' an der oberen Schwinge 211 entlang, bis der Schenkel 225'' in der Crashstellung, in welcher sowohl die oberen Schwingen 211 als auch die unteren Schwingen 215 nach vorne weisen, in einem Winkel α zur oberen Schwinge 211 steht. Der Winkel α ist so gewählt, daß der Schenkel 225'' die obere Schwinge 211 durch Selbsthemmung, Reibung etc. zwischen dem Kontaktabschnitt 225' und der oberen Schwinge 211 abstützt, d.h. eine vom Prallelement 213 übertragene Kraft F_K den Schenkel 225'' nicht mehr aus dieser eingenommenen Stellung bewegen kann, also das zugehörige Viergelenk 219 verriegelt ist.

1, 101, 201: Kopfstütze
3, 103, 203: Kopfstützenstange
5, 105, 205: Träger
7, 107, 207: Achse
11, 111, 211: obere Schwinge
12, 112, 212: oberes Gelenk
13, 113, 213: Prallelement
14, 114, 214: Polster
15, 115, 215: untere Schwinge
17, 117, 217: Schwingenlagerbolzen
18, 118, 218: unteres Gelenk
19; 119, 219: Viergelenk
25, 125, 225: Antriebsfeder, Energiespeicher
31, 131: Anschlag
133: Zusatzfeder
225': Kontaktabschnitt
225'': Schenkel
F_F: Federkraft
F_K: Kraft des Kopfes des Insassens
F_KA: Abstützkomponente
F_KR: Restkomponente
α: Winkel des Schenkels

Claims

Kopfstütze für einen Fahrzeugsitz, mit einem Träger (5; 105; 205), wenigstens je einer am Träger (5; 105; 205) angelenkten oberen und unteren Schwinge (11, 15; 111, 115; 211, 215), welche um horizontale Achsen (7, 17; 107, 117; 207, 217) schwenkbar sind, einem an den Schwingen (11, 15; 111, 115; 211, 215) angelenkten Prallelement (13; 113; 213), welches mit den Schwingen (11, 15; 111, 115; 211, 215) und dem Träger (5; 105; 205) wenigstens ein Viergelenk (19; 119; 219) bildet, und einer Antriebsfeder (25; 125; 225), welche im Crashfall das Viergelenk (19; 119; 219) antreibt, so daß das Prallelement (13; 113; 213) aus einer Normalstellung heraus nach vorne in eine Crashstellung ausfährt, dadurch gekennzeichnet, daß aufgrund der Ausrichtung der Schwingen (11, 15; 111, 115; 211, 215) in der Crashstellung eine vom Prallelement (13; 113; 213) auf wenigstens eine der Schwingen (11, 15; 111, 115; 211, 215) übertragene Kraft (F_K) eine quer zur Schwinge (11, 15; 111, 115; 211, 215) wirkende Restkomponente (F_KR) aufweist, die alleine oder zusammen mit einer Federkraft (F_F) in Ausfahrrichtung auf die Schwinge (11, 15; 111, 115; 211, 215) wirkt, oder daß in der Crashstellung die Antriebsfeder (25; 125; 225) wenigstens eine der Schwingen (11, 15; 111, 115; 211, 215) abstützt.
Kopfstütze nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die vom Prallelement (13; 113; 213) auf die Schwinge (11, 15; 111, 115; 211, 215) übertragene Kraft (F_K) in eine entlang der Schwinge (11, 15; 111, 115; 211, 215) wirkende Abstützkomponente (F_KR) und die senkrecht zur Schwinge (11, 15; 111, 115; 211, 215) wirkende Restkomponente (F_KR) zerlegbar ist.
Kopfstütze nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die an der Schwinge (11, 15; 111, 115; 211, 215) angreifende Restkomponente (F_KR) ein zur Crashstellung hin gerichtetes Moment ausübt.
Kopfstütze nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Schwinge (11, 15; 111, 115; 211, 215) sich in der Crashstellung jenseits einer Totpunktlage bezüglich der Kraft (F_K) befindet.
Kopfstütze nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die an der Schwinge (11, 15; 111, 115; 211, 215) angreifende Federkraft (F_F) ein zur Crashstellung hin gerichtetes Moment ausübt.
Kopfstütze nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Federkraft (F_F) betragsmäßig größer oder gleich der Restkomponente (F_KR) ist.
Kopfstütze nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Antriebsfeder (25; 125; 225) und/oder eine Zusatzfeder (133) die Federkraft (F_F) ausübt.
Kopfstütze nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Restkomponente (F_KR) alleine oder zusammen mit der Federkraft (F_F) die Schwinge (11, 15; 111, 115; 211, 215) gegen einen Anschlag (31; 131) drückt.
Kopfstütze nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Antriebsfeder (25; 125; 225) einen Schenkel (225'') aufweist, welcher in der Normalstellung und beim Ausfahren die Schwinge (11, 15; 111, 115; 211, 215) beaufschlagt und in der Crashstellung in einem Winkel (α) zur Schwinge (11, 15; 111, 115; 211, 215) steht.
Kopfstütze nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß beim Ausfahren der Schenkel (225'') mit einem Kontaktabschnitt (225') an der Schwinge (11, 15; 111, 115; 211, 215) entlanggleitet.
Kopfstütze nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, daß bei dem in der Crashstellung eingenommenen Winkel (α) die vom Prallelement (13; 113; 213) übertragene Kraft (F_K) den Schenkel 225'' nicht mehr aus der eingenommen Stellung bewegt.