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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 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 (20) aufweist, der typischerweise
in der Rückenlehne
verschiebbar angeordnet ist. Zumeist sind zwei Holme vorgesehen.
Es sind Kopfstützen
bekannt, bei denen der Stützkörper gegenüber den
Holmen in seiner Neigung verstellt werden kann.
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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 hat er zumeist eine gewisse 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 gerade 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 Ansätze, bei
denen die Kopfstütze
insgesamt aktiv nach vorn bewegt wird oder bei denen der Passagier
mit seinem Oberkörper
tiefer in die Polsterung der Rückenlehne
eindringen kann.
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Auch
die Erfindung verfolgt 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.
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Diese
Aufgabe wird gelöst
durch die Kopfstütze
mit den Merkmalen des Anspruchs 1.
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Bei
dieser Kopfstütze
ist an den mindestens einen Holm ein Querstück angesetzt, das sich im Wesentlichen
in y-Richtung erstreckt. Der mindestens eine Holm ist Teil der Tragstruktur,
die in der Rückenlehne
des Kraftfahrzeugsitzes befestigt ist und sich oberhalb einer Oberkante
der Rückenlehne
in z-Richtung nach
oben erstreckt. Üblicherweise
hat die Tragstruktur zwei Holme.
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Entlang
des mindestens einen Querstücks wird
der Stützkörper nach
vorn (in x-Richtung) und auch nach oben (z-Richtung) bewegt, wenn
die Sperrvorrichtung ausgelöst
wird. Beim Übergang
von der Gebrauchsposition in die Unfallposition bewegt sich der
Stützkörper somit
auch in z-Richtung und damit nach oben, beispielsweise um 4 bis
8 cm, gleichzeitig gelangt er nach vorn, in positiver x-Richtung, beispielsweise
um etwa 3 bis 6 cm. Die er reichte Unfallposition ist günstig für Heckaufprallunfälle. Bevorzugt
wird die auslösbare
Sperrvorrichtung dann ausgelöst,
wenn ein zugeordneter Crashsensor einen Heckaufprallunfall erfasst
hat.
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Ein
besonders günstiges
Gestaltungsmerkmal der Erfindung liegt darin, dass sich der Stützkörper unfallbedingt
gegenüber
den Holmen bewegt. Das mindestens eine Querstück ist in der normalen Gebrauchsposition
der Kopfstütze
nicht sichtbar, vielmehr innerhalb des Polsterkörpers bzw. der Verkleidung
des Polsterkörpers
versteckt. Erst in der Unfallposition werden die Querstücke (25)
erkennbar, dann befinden sie sich etwas unterhalb und hinter dem Stützkörper.
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In
vorteilhafter Weiterbildung ist der Stützkörper einstückig hergestellt. Vorzugsweise
ist er aus Kunststoff, wie z.B. POM, im Spritzgussverfahren gefertigt.
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In
vorteilhafter Weiterbildung weist der Stützkörper einen Öffnungsbereich auf, die sich
soweit öffnen
lässt bzw.
soweit offen ist, dass ein Durchgang eines Querstücks möglich ist.
Dadurch kann bei der Montage das Querstück durch den Öffnungsbereich in
den schrägverlaufenden
Führungsbereich
eingebracht werden und verbleibt anschließend innerhalb dieses Führungsbereichs.
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In
einer Weiterbildung hat der Stützkörper eine
Halteeinrichtung, die mit dem Holm und/oder dem Querstück zusammenwirkt
und die den Stützkörper in
der Unfallposition hält,
sobald diese einmal erreicht ist. Durch die Haltevorrichtung wird
vermieden, dass der Stützkörper bei
Belastung durch einen Kopf nachgeben kann. Als Haltevorrichtung
kommt eine Zunge bzw. Nase in Betracht, die hinter das Querteil
gelangt, wenn die Unfallposition erreicht wird. Weiterhin kommt
in Betracht, ein sägezahnförmiges Profil
vorzusehen, das an einem Querstück anliegt
und den Rückweg
des Stützkörpers in
die normale Gebrauchsposition verhindert. Andere Ausbildungen sind
möglich.
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Für die Sperrvorrichtung
kommen unterschiedliche Lösemittel
in Betracht, die vorzugsweise als ersetzbare oder erneut aktivierbare
Lösemittel ausgelegt
sind. Dies bedeutet, dass die einmal ausgelöste Kopfstütze wieder aktiviert, zumindest
aber repariert werden kann. Die Sperrvorrichtung muss relativ rasch
ansprechen. Wenn der Crashsensor das Lösemittel der Sperrvorrichtung
auslöst,
muss die Sperrvorrichtung so rasch wie möglich freigegeben werden. Als
Lösemittel
hat sich z.B. ein Schmelzdraht bewährt, der durch einen geeigneten
elektrischen Impuls zerstört
wird. Auf diese Weise wird eine sehr rasche Freigabe, die innerhalb
von Millisekunden erfolgt, erreicht. Alternativ kann die Lösevorrichtung
auch eine elektrisch betätigbare
Zündpatrone aufweisen,
die ein Haltemittel freidrückt
oder einen Haltedraht zerstört.
Vorzugsweise kann mehr als eine Zündpatrone vorgesehen sein,
wobei die einzelnen Zündpatronen
individuell auslösbar
sind, beispielsweise durch unterschiedliche Impulshöhe und/oder
-dauer. Weiterhin kann auch ein piezoelektrischer Aktuator verwendet
werden. Schließlich
ist ein Elektromagnet einsetzbar, der ein Haltemittel, z.B. eine
Sperre, freizieht.
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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 Zeichnungen
näher erläutert werden.
In der Zeichnung zeigen:
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1:
eine Seitenansicht einer Kopfstütze, die
mit einer Rückenlehne
verbunden ist, von der lediglich der obere Bereich gezeigt ist,
die Kopfstütze ist
in der Gebrauchsstellung,
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2:
die Seitenansicht der Kopfstütze ähnlich 1,
jedoch nun in der. Unfallposition,
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3:
eine perspektivische Darstellung in Form eines Montagebildes mit
wesentlichen Teilen der Kopfstütze,
wie in ähnlicher
Form in den 1 und 2 dargestellt
ist, und
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4:
eine Darstellung wie 1, jedoch nunmehr mit einer
anderen Sperrvorrichtung.
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Die
folgende Beschreibung nutzt das in der Automobiltechnik übliche Koordinatensystem
mit x-Achse in Fahrtrichtung, y-Achse quer zur Fahrtrichtung in
der Waagerechten und der z-Richtung in der Vertikalen.
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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 Höhenverstellung
der Kopfstütze
erreicht.
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Die
Holme 20 sind in ihrem obersten Bereich durch ein Querteil 24 miteinander
einstückig
zu einem U-förmigen
Bauteil verbunden. Wie aus 3 erkennbar
ist, haben die Holme 20 einen Versatz, sie sind nach innen
abgekröpft.
Weiterhin sind zwei Querstücke 25 vorgesehen,
die parallel zueinander und parallel zum Querteil 24 verlaufen.
Sie befinden sich unter dem Querteil 24. Dadurch wird,
wie insbesondere 3 zeigt, eine Art Leiter mit
drei Sprossen gebildet. Die Holme 20 mit dem Querteil 24 und
den beiden Querstücken 25 bilden
eine Tragstruktur. Diese trägt
einen Stützkörper 26 der
im gezeigten Ausführungsbeispiel
im Wesentlichen einstückig
aus einem Kunststoffteil hergestellt ist, z.B. im Spritzgussverfahren
hergestellt ist. Auf diesen Stützkörper 26 wird
im Folgenden noch näher
eingegangen. Schließlich
hat die Kopfstütze
in bekannter Weise einen Polsterkörper 28.
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Das
Querteil 24 und die beiden Querstücke 25 verlaufen in
y-Richtung und damit quer zur Ebene der Zeichnung in den 1 und 2.
Der Stützkörper 26 hat
in seinem rückwärtigen Bereich
zwei Halteteile 30, die als flache Wände ausgeführt sind und im Wesentlichen
in z-Richtung und x-Richtung verlaufen. Der Stützkörper 26 hat darüber hinaus
einen umlaufenden Rand 31, der einem Viereck mit abgerundeten
Ecken ähnlich
ist, und eine Platte 40. Die beiden Halteteile 30 verbinden
einen oberen Teil dieses Randes 31 mit einem unteren Teilstück dieses Randes 31 und
sind mit der Platte 40 verbunden. In den Halteteilen 30 sind
Führungsbereiche 32 ausgebildet,
jedes Halteteil 30 hat zwei Führungsbereiche. Sie sind als
Langlöcher
ausgebildet. Sie verlaufen in einem Winkel von etwa 55° zur Ebene
der Platte 40. Wie alle Figuren zeigen, ragen die Halteteile 30 über dem
Rand nach hinten, also in negativer x-Richtung, vor. Im Wesentlichen
dort sind die Führungsbereiche 32 vorgesehen.
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Die
Führungsbereiche
sind zwischen 5 und 15 cm lang. Sie verlaufen parallel zueinander,
weiterhin geradlinig. In einer Alternative ist es möglich, dass
sie auch eine Kurvenform haben. Die Führungsbereiche 32 sind
an einer geeigneten Stelle offen bzw. haben einen Öffnungsbereich 34.
In 2 sind zwei Trennlinien 3fi eingezeichnet.
An der Stelle der Trennlinien 36 ist das Material nicht
miteinander verbunden, vielmehr kann dort das Material elastisch ausgebogen
und ein Üffnungsbereich 34 geschaffen werden,
durch den ein Querstück 25 passt.
Nach der Montage kann das Material im Bereich der Trennlinie 36 miteinander
verbunden werden, beispielsweise durch Kleben, Schweißen oder
dergleichen, es kann aber auch getrennt bleiben.
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Die
Führungsbereiche 32 sind
so ausgebildet, dass in ihnen das jeweilige Querstück 25 ausgehend
von der in 1 gezeigten Gebrauchsposition in
die in 2 gezeigte Unfallposition gleiten kann. Wie insbesondere 1 zeigt,
befinden sich sowohl die Querstücke 25 als
auch die Führungsbereiche 32 innerhalb
der Kopfstütze,
nämlich
hinter dem Polsterkörper
und vor einer hinteren Abdeckung 38. Letztere ist mit den
Holmen 20 verbunden und bewegt sich mit diesen. Anders
als der Stützkörper 26 bewegt
sich die Abdeckung 38 daher nicht relativ zu den Holmen 20.
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Der
Stützkörper hat
ein Gehäuse,
das vorzugsweise aus einem Kunststoff, beispielsweise Spritzgussverfahren,
hergestellt ist. Es kann auch aus anderen Materialien gefertigt
sein.
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Am
Gehäuse
des Stützkörpers, und
zwar an mindestens einem Halteteil 30, ist ein Widerlager 42 für ein elastisches
Mittel 44 vorgesehen. Dieses ist als Zugfeder, konkret
als Schraubenzugfeder ausgebildet. Diese Feder 44 ist mit
ihrem anderen Ende am oberen Querstück 25 festgelegt.
Die Feder hat eine relativ große
Zugkraft von beispielsweise 200 N und einen Weg von 5 bis 10 cm.
Sie ist so ausgelegt, dass sie den Stützkörper 26 einschließlich des
Polsterkörpers 28 und
alle damit zusammenhängenden
Teile relativ rasch aus der normalen Gebrauchsposition (1)
in die Unfallposition (2) bringen kann. In dieser Unfallposition
befindet sich der Stützkörper nicht
nur in der x-Richtung vor der Gebrauchsposition, und zwar um etwa
2 bis 5 cm vor dieser, sondern er ist auch in z-Richtung nach oben
verschoben, und zwar um 1 bis 5 cm. Dies ist vorteilhaft, weil der
Stützkörper 26 sich
dadurch einerseits in der x-Richtung dem Kopf eines Passagiers nähert und
auf diese Weise eine bessere Abstützung bietet, andererseits bei
Heckaufprallunfällen
ein Passagier etwas nach oben rutscht und dadurch der Kopf höher kommt. Das
Ansteigen der Kopfstütze
kommt dieser Bewegung entgegen, insgesamt wird der Kopf günstig abgefangen.
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Die
Feder 44 wird durch eine Sperrvorrichtung 46 blockiert.
In der Ausbildung nach 1 ist hierzu ein Draht zwischen
dem oberen Querstück 25 und
einem Haltepunkt am Halteteil angeordnet. Dieser Haltepunkt befindet
sich etwa in Verlängerung des
Führungsbereichs 32.
In diesen Draht ist ein Schmelzbereich 48 eingefügt. An dieser
Stelle kann der Draht durch einen ausreichend hohen Stromimpuls
zerstört
und damit durchtrennt werden. Der Stromimpuls wird über zwei
elektrische Leiter, die in 1 eingezeichnet
sind, angelegt. Auf diese Weise kann die Sperrvorrichtung 46 relativ
rasch überwunden
werden, danach ist die Feder 44 nicht mehr blockiert und
kann den Stützkörper 26 bewegen.
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Sobald
der Stützkörper die
in 2 gezeigte Unfallposition erreicht hat, wird er
in dieser nicht nur durch die Kraft der Feder 44, sondern
auch noch durch eine Halteeinrichtung gehalten. Für diese
sind unterschiedliche Ausführungen
möglich.
Wie die 1 und 2 zeigen,
ist einem oberen Führungsbereich
ein Sicherungsteil 50 zugeordnet, das um eine Achse schwenkbar
am Halteteil 30 angelenkt ist. Es ist durch eine nicht
dargestellte Feder 44 in die Position elastisch vorbelastet,
die in den 1 und 2 dargestellt
ist. Es hat drei Sägezähne, die
in den Weg ragen, den das zugehörige
Querstück 25 nehmen
muss, wenn es den Führungsbereich 32 entlang
rutscht und dabei die in 2 gezeigte Position einnimmt.
Bei dieser Bewegung des Querstücks 25 wird
das Sicherungsteil 50 nach unten gedrückt, es setzt der Bewegung
des Querstücks 25 nur
geringen Widerstand entgegen. Der Rückweg des Querstücks 25 ist
allerdings blockiert. Die Zähne
des Sicherungsteils 50 verlaufen so, dass sie eine Rückbewegung des
Querstücks 25 blockieren.
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Eine
andere Alternative einer Halteeinrichtung, die Unfallposition zusätzlich mechanisch
zu sichern, ist im unteren Führungsbereich 32 in
den 1 und 2 dargestellt. Dort ist eine
Zunge 52 ausgebildet, die in den freien Raum des Langloches, das
den Führungsbereich 32 bildet,
elastisch hineinragt. Ihr freies Ende weist zum unteren Endbereich des
Führungsbereiches 32,
wo sich das Querstück 25 in
der Unfallposition befindet. Ist das Querstück einmal an dieser Zunge 52 entlang
geglitten, wobei die Zunge 52 leicht nach außen gedrückt wurde, schwenkt
die Zunge 52 hinter das Querstück 25 und verhindert
eine Rückbewegung.
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Dabei
kann man ein gewisses Rückfedern und
damit auch Aufzehren kinetischer Energie dadurch erreichen, dass
bei Aufschlag eines Kopfes auf den Polsterkörper 28 der Stützkörper 26 in
gewissem Maße
rückfedert
und sich verformt, dabei wird auch die Feder 44 wieder
komprimiert. Der Stützkörper wird
in der Unfallposition insgesamt aber so festgehalten, dass ein Kopf
abgestützt
ist und dass die auf den Stützkörper 26 einwirkenden
Beschleunigungskräfte
sicher abgefangen werden.
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3 zeigt
eine andere Sperrvorrichtung 46: Hier ist ein Klappteil 54 vorgesehen,
das oben zwei Ausnehmungen hat, mit denen es von hinten auf das obere
Querstück 25 aufgeklipst
werden kann, so dass es um dieses schwenkbar ist. In seinem unteren Bereich
hat das Klappteil 54 eine Abstützung 56, mit der
es sich auf einem Rand 58 abstützt, dieser Rand ist am Stützkörper 26 ausgebildet.
Der Rand befindet sich in unmittelbarer Nähe, etwas oberhalb, einer Öffnung,
in die ein unteres Ende der Feder 44 eingehakt ist, die
also das Widerlager 42 ausbildet. Die Feder 44 wird
durch das Klappteil 54 nach hinten abgedeckt und befindet
sich etwa in Längsmitte
des Klappteils 54. Kleine Federn halten das Klappteil 54 in
Anlage am Rand 58. Im unteren Bereich des Klappteils 54 sind
zwei Treibladungen 60 vorgesehen, die elektrisch, siehe
Anschlussleitungen, gezündet
werden können.
Sie können
nacheinander bei zwei verschiedenen Unfällen gezündet werden. Beispielsweise werden
Treibladungen benutzt, deren elektrische Zünder parallel geschaltet werden.
Eine erste Treibladung reagiert auf einem Spannungspuls, bei dem die
zweite Treibladung noch nicht anspricht. Die zweite Ladung wird
dann durch einen höheren
Spannungspuls bei einem zweiten Unfall ausgelöst.
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4 zeigt
eine dritte Art der Sperrvorrichtung 46. Sie ähnelt der
Ausführung
nach 3. Auch hier ist ein Klappteil 54 vorgesehen,
es ist kürzer
und ist in seinem oberen Bereich um eine Schwenkachse, die in y-Richtung
verläuft,
am Stützkörper 26 angelenkt.
In seinem unteren Bereich hat es ei nen Haken. Dieser hintergreift
das obere Querstück 25 und
hält es
dadurch relativ zum Stützkörper 26.
Es ist ein Aktuator 26 vorgesehen, der elektromechanisch,
insbesondere piezoelektrisch oder elektromagnetisch, arbeitet. Bei
Anlegen eines geeigneten Spannungsimpulses an die zwei gezeigten
Anschlussleitungen drückt
sich der Aktuator von einem Podest, das der Stützkörper 26 ausbildet,
rasch ab. Dadurch kommt der Haken frei und kann die Feder 44 ihre
Zugwirkung ausüben.
Der Aktuator 62 kann auch als Treibladung 60 oder
anders ausgeführt
sein.
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Wie
insbesondere die Ausführung
nach 3 zeigt, ist es möglich, die Kopfstütze nach
zumindest einmaliger unfallbedingter Auslösung wieder rückzustellen.
Die zugehörige
Fahrzeugelektronik, insbesondere ein Crash-Sensor 64, der
der Sperrvorrichtung 46 zugeordnet ist und diese auslöst, speichert
die Tatsache, dass bereits eine erste Auslösung stattgefunden hat und
löst beim
zweiten Mal so aus, dass nun der zweite Aktuator (Treibladung oder
dergleichen) angesprochen wird. Dadurch ist es möglich, mindestens zwei Aktuatoren
parallel zu schalten und es werden elektrische Zuleitungen eingespart. Es
ist auch möglich,
die einzelnen Aktuatoren separat an den Crash-Sensor 64 (ohne
Parallelschaltung) anzuschließen.
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Der
Stützkörper 26 kann
auch mehrteilig ausgeführt
sein. Er kann aus geeignetem Material, beispielsweise auch Aluminium,
gefertigt werden.