DE102005001048B4

DE102005001048B4 - Kopfstütze eines Kraftfahrzeugsitzes mit einem Druckgasantrieb

Info

Publication number: DE102005001048B4
Application number: DE102005001048.2A
Authority: DE
Inventors: Burckhard Becker; Rolf Steinmetz; Thomas Thiel
Original assignee: Grammer Automotive CZ sro
Current assignee: Grammer Automotive CZ sro
Priority date: 2004-03-09
Filing date: 2005-01-07
Publication date: 2015-05-21
Anticipated expiration: 2025-01-08
Also published as: WO2005087536A1; US7438357B2; DE102005001048A1; CN100484803C; US20060006708A1; CN1712272A; FR2872106A1; DE102005004684A1

Abstract

Kopfstütze eines Kraftfahrzeugsitzes mit einer Tragestruktur, die mindestens einen Holm (20) aufweist, und mit einem Stützkörper (26) der sich normalerweise in einer Gebrauchsposition befindet und der bei einem Unfall des Kraftfahrzeuges die Gebrauchsposition verlässt und eine Unfallposition einnimmt, in der sich der Stützkörper (26) zumindest in x-Richtung vor der Gebrauchsposition befindet, wobei zwischen Holm (20) und Stützkörper (26) ein expandierbarer Behälter (40, 44; 62) angeordnet ist, dass der expandierbare Behälter (40, 44; 62) normalerweise in einem nicht expandierten Zustand ist, dass eine Quelle (50; 68) für Druckgas vorgesehen ist, die mit dem Behälter (40, 44; 62) in Verbindung ist, dass die Quelle (50; 68) für Druckgas normalerweise inaktiv ist, dass eine Auslösevorrichtung vorgesehen ist, die der Quelle (50; 68) für Druckgas zugeordnet ist und diese bei einem Unfall freigibt, sodass bei einem Unfall der expandierbare Behälter (40, 44; 62) mit Druckgas aus der Quelle (50; 68) für Druckgas gefüllt ist und einen expandierten Zustand hat, so dass sich der Stützkörper (26) in der Unfallposition befindet, dadurch gekennzeichnet, dass der expandierbare Behälter (62) im Wesentlichen ein Schlauch und/oder Faltenbalg ist, welcher in eine Axialrichtung leicht expandierbar, in Radialrichtung aber schwer expandierbar ist, und sich mit einem Ende am Stützkörper (26) und mit dem anderen Ende am Holm (20) abstützt.

Description

Die Anmeldung bezieht sich auf eine optimierte Kopfstütze für einen Sitz eines Kraftfahrzeugs, z. B. einen Vordersitz. In bekannter Weise hat die Kopfstütze einen Polsterkörper, der dem Kopf eines Passagiers Sicherheit und eine angenehme Auflage bietet. Die mechanische Festigkeit erhält die Kopfstütze von einem Stützkörper, der sich im Wesentlichen hinter dem Polsterkörper befindet und durch diesen abgepolstert ist. Schließlich hat die Kopfstütze eine Tragstruktur, die mit einer Rückenlehne des Sitzes verbunden ist und die mindestens einen Holm aufweist. Der Holm ist typischerweise in der Rückenlehne verschiebbar angeordnet. Zumeist sind zwei Holme vorgesehen. Vorteilhaft ist, wenn der Stützkörper gegenüber den Holmen in seiner Neigung verstellt werden kann.
In unfallbedingten Situationen des Kraftfahrzeugs ist es wichtig, dass der Kopf eines Passagiers von der Kopfstütze abgestützt wird. Dies ist insbesondere wichtig bei Heckaufprallunfällen. Üblicherweise liegt der Kopf eines Passagiers nicht ständig am Polsterkörper an, vielmehr hält ein Passagier gewöhnlich seinen Kopf in einer gewissen Entfernung vom Polsterkörper der Kopfstütze. Dies ist bei unfallbedingten Situationen nachteilig, weil bei einer unfallbedingten Situation der Kopf eines Passagiers sich erst um ein gewisses Stück bewegen muss, bevor er durch die Kopfstütze abgestützt werden kann. Bekanntlich ist eine Rückwärtsbewegung des Kopfes gegenüber dem Oberkörper nachteilig, es kann zu Verletzungen im Bereich der Halswirbelsäule kommen. Der Effekt ist bekannt als so genannter „whip lash”. Im Stand der Technik sind mehrere Ansätze bekannt, die versuchen, in unfallbedingten Situationen eine Rückwärtsbewegung des Kopfes gegenüber dem Rumpf zu begrenzen. Bekannt sind hier beispielsweise Vorschläge, bei denen die Kopfstütze insgesamt aktiv nach vorn bewegt wird oder bei denen der Passagier mit seinem Oberkörper tiefer in die Polsterung der Rückenlehne eindringt.
Kopfstützen mit einem Druckgasantrieb sind aus der AT 006 795 U1 , der WO 2004/014688 A1 und der DE 199 23 909 A1 bekannt.
Auch die Erfindung verfolgt ausgehend von dem zuletzt genannten Stand der Technik den Zweck, eine Rückwärtsbewegung des Kopfes eines Passagiers im Unfall möglichst zu vermeiden, jedenfalls zu begrenzen. Die Erfindung hat es sich zur Aufgabe gemacht, eine Kopfstütze dahingehend weiterzubilden, dass mit möglichst einfachen Mitteln die Kopfstütze im Crashfall eine näher am Kopf des Passagiers liegende Abstützung ermöglicht als im normalen Betriebszustand des Kraftfahrzeugs.
Diese Aufgabe wird gelöst durch die Kopfstütze mit den Merkmalen des Anspruchs 1.
Bei dieser Kopfstütze ist ein rasch aktivierbarer Antrieb in Form eines expandierbaren Behälters vorgesehen, der bei einem Unfall mit Druckgas aus der Quelle für Druckgas gespeist wird. Er expandiert sehr rasch aus seinem Normalzustand, in dem er nicht expandiert ist, in den expandierten Zustand und nimmt dabei den Stützkörper mit, wobei sich der expandierbare Behälter an dem mindestens einen Holm oder einem damit verbundenen Teil abstützt. Dadurch gelingt es, innerhalb der zur Verfügung stehenden Zeitspanne den Stützkörper aus der Gebrauchsposition in die Unfallposition zu bewegen. Die Zeitspanne beginnt mit Ansprechen eines Crashsensors und muss abgeschlossen sein, bevor der Kopf eines Passagiers nach hinten, zum Stützkörper hin, beschleunigt wird.
Als expandierbarer Behälter kommen unterschiedliche Ausbildungen in Betracht. Es kann beispielsweise eine Kolben-Zylindereinheit eingesetzt werden, wobei der Kolben beispielsweise mit dem Holm und der Zylinder mit dem Stützkörper verbunden ist (oder umgekehrt). Diese Kolben-Zylindereinheit kann eine Druckkraft oder eine Zugkraft aufbringen. Es kann als expandierbarer Behälter auch ein kleiner Airbag eingesetzt werden. Es ist bevorzugt, dass der expandierbare Behälter sich in der Richtung ausdehnt, in der der Stützkörper vom Holm wegbewegt werden muss, also in x-Richtung und in z-Richtung. Als expandierbarer Behälter eignet sich auch ein ziehharmonikaartig ausfaltbarer Körper, beispielsweise gewellter Zylinder, der endseitig abgeschlossen ist.
Als Quelle für Druckgas wird vorzugsweise eine Treibladung verwendet, die elektrisch zündbar ist. Hier kommen ähnliche Treibladungen zum Einsatz, wie sie auch für Airbags verwendet werden. Damit kann auch die Ansteuerung dieser Treibladungen über einen Crashsensor in ähnlicher Weise wie bei Airbags erfolgen. In einer alternativen Ausbildung wird eine Druckgasflasche verwendet, beispielsweise eine CO2-Flasche. Sie ist normalerweise inaktiv, also gesperrt. Durch einen elektrischen Impuls wird sie freigegeben.
Die Quelle für Druckgas steht mit dem Behälter in Verbindung. Sie kann sich in diesem Behälter befinden oder über einen Kanal mit dem Behälter verbunden sein. Dabei ist es vorteilhaft, einen Pufferraum zu schaffen, der zwischen Quelle und Behälter angeordnet ist und einen eventuellen anfänglichen Druckstoß der Quelle für Druckgas, sobald diese freigegeben ist, abpuffert und dadurch den Behälter vor Überdruck schützt. Der Behälter wird auf diese Weise mit einem Druck belastet, der unterhalb eines vorgegebenen Schwellenwertes liegt.
Die Auslösevorrichtung arbeitet vorzugsweise elektrisch. Dadurch lässt sie sich in geeigneter Weise über einen Crashsensor ansteuern.
Ein besonders günstiges Gestaltungsmerkmal der Erfindung liegt darin, dass sich der Stützkörper unfallbedingt gegenüber dem mindestens einen Holm bewegt. Gegenüber einer normalen, nicht erfindungsgemäß ausgestatteten Kopfstütze sind optisch keine Unterschiede bemerkbar. Alle Antriebsmittel und dergleichen lassen sich innerhalb der Kopfstütze, insbesondere des Polsterkörpers bzw. der Verkleidung des Polsterkörpers verstecken. Erst bei einem Unfall wird die zusätzliche Unfallposition sichtbar. Die elektrischen Zuleitungen können innerhalb der Holme angeordnet werden, die Holme selbst können auch als elektrische Zuleitungen verwendet werden.
Beim Übergang von der Gebrauchsposition in die Unfallposition bewegt sich der Stützkörper sowohl in z-Richtung und damit nach oben, beispielsweise um 2 bis 10 cm, vorzugsweise 4 bis 8 cm, er bewegt sich auch nach vorn, in positiver x-Richtung, beispielsweise um 2 bis 8 cm, vorzugsweise 3 bis 6 cm. Die erreichte Unfallposition ist günstig für Heckaufprallunfälle. Bevorzugt wird die Auslösevorrichtung freigegeben, wenn der Crashsensor einen Heckaufprallunfall erfasst.
Weitere Vorteile und Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den übrigen Ansprüchen sowie der nun folgenden Beschreibung von nicht einschränkend zu verstehenden Ausführungsbeispielen der Erfindung, die im Folgenden unter Bezugnahme auf die Zeichnung erläutert werden. In der Zeichnung zeigen:
1 eine prinzipielle Seitenansicht einer Kopfstütze, die mit einer Rückenlehne verbunden ist, wobei von der Rückenlehne lediglich ein oberer Bereich gezeigt ist, wobei sich die Kopfstütze in der Gebrauchsstellung befindet,
2 eine Seitenansicht wie 1 einer zweiten Ausführung der Kopfstütze, jedoch nunmehr in der Unfallposition 3 eine Seitenansicht wie 1 einer dritten Ausführung der Kopfstütze, in der Gebrauchsposition,
4 eine Seitenansicht wie 1 einer vierten Ausführung der Kopfstütze, in der Gebrauchsposition, und
5 eine Seitenansicht wie 1 einer fünften Ausführung der Kopfstütze, in der Gebrauchsposition.
Die folgende Beschreibung nutzt das in der Automobiltechnik übliche Koordinatensystem mit x-Achse in Fahrtrichtung, y-Achse quer zur Fahrtrichtung in der Waagerechten und nach links weisend und mit der z-Richtung in der Vertikalen und nach oben, siehe 1. Die Kopfstütze hat zwei Holme 20, die in einer Rückenlehne 22 gehalten sind. Die Holme 20 können in ihrer Längsrichtung gegenüber der Rückenlehne 22 verschoben werden, dadurch wird die übliche Höhenverstellung der Kopfstütze erreicht.
Die Holme 20 sind mehrfach abgeknickt. Die Abknickungen befinden sich innerhalb der Konturen des Stützkörpers 26. Wie 1 zeigt, hat der Holm 20 mindestens einen (unteren) Schrägbereich 24, der in etwa der Richtung folgt, in der die Bewegung nach vorne und nach oben erfolgen soll. Nach der Ausbildung gemäß 2 ist auch noch ein oberer Schrägbereich 25 vorgesehen, der parallel zum unteren Schrägbereich 24 verläuft.
Die Holme 20 tragen einen Stützkörper 26. In den Ausführungsbeispielen nach 1 und 2 ist er im Wesentlichen einstückig aus Kunststoff hergestellt, z. B. im Spritzgussverfahren. Er trägt einen Polsterkörper 28. Dieser wird außen durch einen Bezug 30 oder dergleichen abgeschlossen und umhüllt.
Der Stützkörper 26 hat zwei Führungsteile 32, die sich im unteren Schrägbereich 24 befinden und diesen mehr oder weniger umgreifen. In der Gebrauchsposition sind diese Führungsteile 32 im untersten Teilstück des unteren Schrägbereichs 24, wo der Schrägbereich 24 in einer Abknickung in den normalen Verlauf der Holme übergeht. Der Schrägbereich 24 ist so lang und so ausgebildet, dass sich in der Unfallposition des Stützkörpers 26 die Führungsteile 32 am oberen Ende des unteren Schrägbereiches 24 befinden, also im Übergang zu einem Bügelbereich 34, siehe 2. Die Führungsteile 32 können entlang der Schrägbereiche 24 verschoben werden.
In der Ausbildung nach 2, in der auch ein oberer Schrägbereich 25 vorgesehen ist, sind zusätzlich obere Führungsmittel des Stützkörpers 25 vorgesehen, die eine Führung entlang des oberen Schrägbereiches 25 ermöglichen. Ebenso wie der Weg der Führungsteile 32 im unteren Schrägbereich 24 ist der Weg des Stützkörpers 26 im oberen Schrägbereich 25 begrenzt. Beispielsweise wird eine Schlaufe 36 als oberes Führungsteil verwendet. Sie wirkt mit einem Querverbinder 36 zusammen, der die beiden Holme 20 am obersten Ende des Bügelbereichs 34 miteinander verbindet.
Am Querverbinder 36 ist ein Zylinder 40 des expandierbaren Behälters angelenkt, hierzu hat der Zylinder 40 ein Verbindungsstück 42, das sich an seinem oberen Ende befindet. Im Zylinder 40 ist ein Kolben 44 verschiebbar geführt. Zylinder 40 und Kolben 44 begrenzen einen Expansionsraum 58. Der Kolben 44 hat eine Kolbenstange 46, die sich an einem Widerlager 48 abstützt. Dieses ist Teil des Stützkörpers 26 und befindet sich zwischen den beiden Holmen 20. Das Widerlager 48 befindet sich im Wesentlichen zwischen den beiden Führungsteilen 32 und ist innerhalb der Kontur des eigentlichen Kopfstützenkörpers angeordnet.
In der Nähe des Zylinders 40 und mit ihm verbunden ist eine Treibladung 50 angeordnet. Sie ist wie eine Zündkapsel aufgebaut, insbesondere hat sie ein Ausströmende, das nach unten weist. Nach oben ragen elektrische Zuleitungen 52 aus der Kapsel vor, sie sind an einen Crashsensor 53 angeschlossen, der die Steuerung übernimmt und die Auslösevorrichtung bildet. Die Ausströmöffnung befindet sich in einer Kammer 54, die über einen Durchlass 56 mit dem eigentlichen Expansionsraum 58 verbunden ist. In der Kammer 54 wird ein erster, hoher Druckstoß abgebaut, sie ist entsprechend ausgebildet. Dadurch wird der Expansionsraum 58 nur mit einem Druck belastet, für den die Kolben-Zylindereinheit ausgebildet ist. Der expandierbare Behälter 40, 44 wird nicht mit einem Druck oberhalb eines Schwellenwertes, z. B. oberhalb 200 bar, belastet.
Wird die Treibladung 50; 68 gezündet, füllt sich die Kammer 54 mit Treibgas, dieses strömt durch den Durchlass 56 und gelangt in den Expansionsraum 58. Der Expansionsraum ist der Arbeitsraum des expandierbaren Behälters. Durch den Gasdruck wird der Expansionsraum 58 zunehmend größer, der Zylinder 40 wird nach unten gezogen, der Kolben bleibt stationär. Anders ausgedrückt zieht sich die Zylinder-Kolbenanordnung zusammen. Hat der Kolben 44 den größten Teil seines zulässigen Weges innerhalb des Zylinders 40 zurückgelegt, gelangt er hinter eine Rücklaufsperre 60. Sie sichert, dass der Kolben, auch bei Belastung des Stützkörpers 26, nicht wieder zurückfahren kann. Sie hält und sichert somit den Stützkörper 26 in der Unfallposition. In den konkreten Ausführungsbeispielen ist sie durch Zungen realisiert, die aus dem Mantel des Zylinders 40 freigeschnitten sind und schräg nach innen vorspringen.
Im Gegensatz zu den Ausführungsbeispielen nach den 1 und 2 wird in der Variante, wie sie in 3 gezeigt ist, nicht mit Zug gearbeitet, sondern mit Druck. Nun ist das Verbindungsstück 42, das mit dem Zylinder 40 verbunden ist, im oberen Bereich des Stützkörpers 26 mit diesem gelenkverbunden. Die Kolbenstange 46 stützt sich nun über das Widerlager 48 an den Holmen 20 ab. Der Expansionsraum 58 befindet sich nun in unmittelbarer Nähe des Verbindungsstücks 42.
In der Ausbildung nach 4 ist der expandierbare Behälter durch einen Faltenbalg 62 realisiert. Er kann beispielsweise aus einem elastomeren Werkstoff oder einem Kunststoff hergestellt sein. Dieser Faltenbalg 62 ist zwischen einem Verbindungsstück 42 und einer Platte 64 angeordnet, so dass insgesamt ein abgedichteter Expansionsraum 58 begrenzt wird. Die Platte 64 ist über ein Rohrstück 66 mit dem Widerlager 48 verbunden. Dieses Widerlager ist seinerseits an einem (nicht dargestellten) Querstück befestigt, das die beiden Holme 20 miteinander verbindet. Das Verbindungsstück 42 ist am Stützkörper 26 in der Nähe eines oberen Endbereichs dieses Stützkörpers 26 angelenkt.
In der Ausbildung nach 4 befindet sich eine Treibladung 50 innerhalb des Expansionsraumes 58. Sie ist aufgebaut wie in den vorangegangenen Ausführungsbeispielen, also auch als Pulvertreibladung ausgeführt. Die Zuleitungen 52 verlaufen durch die Platte 64 und im Innenraum des Rohrstücks 66 und treten durch eine Öffnung nach außen.
In der Ausbildung nach 5 ist der expandierbare Behälter wiederum durch einen Zylinder 40 und einem Kolben 44 ausgebildet, der nunmehr als Hohlkolben ausgeführt ist. Der Zylinder 40 ist mit dem Verbindungsstück 42 verbunden, das im oberen Bereich des Stützkörpers 26 mit diesem gelenkig verbunden ist. Der Kolben ist mit einem Rohrstück 66 verbunden, das wiederum der Durchleitung der elektrischen Zuleitung 52 dient.
Wie in 4 ist auch diesmal die Quelle für Druckgas innerhalb des Expansionsraumes 58 angeordnet. Sie ist nunmehr als Druckgasbehälter 68 ausgebildet, der mit einem unschädlichen Gas, beispielsweise CO2 unter hohem Druck gefüllt ist. Der Druckgasbehälter 68 ist in seinem untersten Bereich durch ein Zündplättchen 70 dicht verschlossen. Dieses ist an die elektrische Zuleitung 52 angeschlossen. Wird das Zündplättchen elektrisch gezündet, ist der Druckgasbehälter 68 an der Stelle seines Flaschenhalses offen und kann das in ihm enthaltene Druckgas den Expansionsraum 58 füllen.
Wie in den Ausführungsbeispielen nach 3 und 4 ist das Widerlager 48, das mit der Kolbenstange 46 bzw. mit dem Rohrstück 66 verbunden ist, an den Holmen 20 festgelegt, während das Verbindungsstück 42 mit dem Stützkörper 26 verbunden ist. Bei Druck im Expansionsraum 48 bewegt sich daher der Kolben 44 nach oben und bringt den Stützkörper 26 in die Unfallposition. Als expandierbare Behälter können auch stark verkleinerte Airbags eingesetzt werden.

Claims

Kopfstütze eines Kraftfahrzeugsitzes mit einer Tragestruktur, die mindestens einen Holm (20) aufweist, und mit einem Stützkörper (26) der sich normalerweise in einer Gebrauchsposition befindet und der bei einem Unfall des Kraftfahrzeuges die Gebrauchsposition verlässt und eine Unfallposition einnimmt, in der sich der Stützkörper (26) zumindest in x-Richtung vor der Gebrauchsposition befindet, wobei zwischen Holm (20) und Stützkörper (26) ein expandierbarer Behälter (40, 44; 62) angeordnet ist, dass der expandierbare Behälter (40, 44; 62) normalerweise in einem nicht expandierten Zustand ist, dass eine Quelle (50; 68) für Druckgas vorgesehen ist, die mit dem Behälter (40, 44; 62) in Verbindung ist, dass die Quelle (50; 68) für Druckgas normalerweise inaktiv ist, dass eine Auslösevorrichtung vorgesehen ist, die der Quelle (50; 68) für Druckgas zugeordnet ist und diese bei einem Unfall freigibt, sodass bei einem Unfall der expandierbare Behälter (40, 44; 62) mit Druckgas aus der Quelle (50; 68) für Druckgas gefüllt ist und einen expandierten Zustand hat, so dass sich der Stützkörper (26) in der Unfallposition befindet, dadurch gekennzeichnet, dass der expandierbare Behälter (62) im Wesentlichen ein Schlauch und/oder Faltenbalg ist, welcher in eine Axialrichtung leicht expandierbar, in Radialrichtung aber schwer expandierbar ist, und sich mit einem Ende am Stützkörper (26) und mit dem anderen Ende am Holm (20) abstützt.
Kopfstütze nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Quelle (50; 68) für Druckgas eine Treibstoffladung aus Feststoff ist.
Kopfstütze nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass ein Rückhaltemittel (60) vorgesehen ist, das die Kopfstütze in der Unfallposition sichert.
Kopfstütze nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass sich die Quelle (50; 68) für Druckgas im expandierbaren Behälter (40, 44; 62) befindet oder dass sich die Quelle (50; 68) für Druckgas außerhalb des expandierbaren Behälters (40, 44; 62) befindet und über einen Verbindungskanal mit dem expandierbaren Behält (40, 44; 62) verbunden ist.
Kopfstütze nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass ein Expansionsraum (58) vorgesehen ist, der einen primären, hohen Druckstoß bei der Freigabe der Auslösevorrichtung puffert, so dass der expandierbare Behälter (40, 44; 62) nicht mit einem Druck oberhalb eines Schwellenwertes belastet wird.
Kopfstütze nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Quelle für Druckgas ein Druckgasbehälter (68) ist, die über eine normalerweise verschlossene und durch die Auslösevorrichtung (53, 70) zu öffnende Verbindung mit dem expandierbaren Behälter (62) verbunden ist oder sich im expandierbaren Behälter (62) befindet.
Kopfstütze nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Stützkörper (26) ein Führungsteil (32) aufweist.
Kopfstütze nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der mindestens eine Holm (20) mindestens einen Schrägbereich (24, 25) aufweist.