DE102005051423B3

DE102005051423B3 - Crashaktive Kopfstütze

Info

Publication number: DE102005051423B3
Application number: DE102005051423A
Authority: DE
Inventors: Norbert Heeg; Andreas Dr. Diehl
Original assignee: Keiper GmbH and Co
Current assignee: Johnson Controls Components GmbH and Co KG
Priority date: 2005-10-27
Filing date: 2005-10-27
Publication date: 2007-03-08
Anticipated expiration: 2025-10-28
Also published as: EP1780075B1; PL1780075T3; US20070096516A1; DE502006000432D1; EP1780075A1; JP2007118934A

Abstract

Bei einer Kopfstütze für einen Fahrzeugsitz, insbesondere einen Kraftfahrzeugsitz, mit einem Träger, einem im Crashfall relativ zum Träger ausfahrbaren Prallelement, einem Antrieb für das Ausfahren des Prallelementes und Bauteilen zum Halten des Antriebs, welche einen von einem Steuergerät ansteuerbaren und bestrombaren Elektromagneten (17) umfassen, ist innerhalb der Kopfstütze eine Aktuatorbox (41) als internes Steuergerät angeordnet, welche die Bauteile zum Bestromen des Elektromagneten (17) umfasst und welche mit einem außerhalb der Kopfstütze angeordneten Steuergerät (C) zum Ansteuern verbunden ist.

Description

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

Aus der US 2005/0127726 A1 ist eine Kopfstütze dieser Art bekannt, deren Elektromagnet von einem außerhalb der Kopfstütze, insbesondere neben dem Fahrzeugsitz, angeordneten Steuergerät angesteuert und bestromt wird. Die im Steuergerät enthaltene Leistungsstufe ist auf den Energiebedarf des Elektromagneten abgestimmt.

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.

Dadurch, dass innerhalb der Kopfstütze eine Aktuatorbox als internes Steuergerät angeordnet ist, welche die Bauteile zum Bestromen des Elektromagneten oder Elektromotors umfasst und welche mit einem außerhalb der Kopfstütze angeordneten Steuergerät zum Ansteuern verbunden ist, kann das externe Steuergerät ein konventionelles Steuergerät sein, wie es auch zur Auslösung eines Airbags verwendet wird, während sämtliche speziellen Bauteile und Schaltungen für die Kopfstütze, insbesondere zur Energiebeschaffung und-steuerung für den Elektromagneten oder -motor, innerhalb der Kopfstütze angeordnet sind. Dies spart nicht nur Bauraum, sondern erhöht aufgrund einer universelleren Schnittstelle der Kopfstütze deren Ein satzmöglichkeiten, d.h. es sind geringere Anpassungen an spezielle Kraftfahrzeuge und Fahrzeugsitze erforderlich.

Ein verbesserter modularer Aufbau der Kopfstütze wird erreicht, wenn die Aktuatorbox als mechanisches und elektrisches Steuergerät vorgesehen ist, welche auch den Elektromagneten oder -motor und die weiteren Bauteile zum Halten des Antriebs umfasst, d.h. alle zum Halten und Ansteuern erforderlichen Bauteile enthält. Entsprechend ist die Aktuatorbox vorzugsweise mit einem nahezu geschlossenen Gehäuse versehen, innerhalb dessen die besagten Bauteile angeordnet sind, und mit dem sie am Träger angebracht sein kann. Die Aktuatorbox bildet dabei vorzugsweise eine (mechanisch und elektrisch) prüffähige Einheit.

In elektrischer Hinsicht zählt zu diesen in der Aktuatorbox enthaltenen Bauteilen vorzugsweise eine Leistungsstufe, d.h. beispielsweise ein mit dem Elektromagneten in Serie liegenden Leistungstransistor zum Bestromen des Elektromagneten oder -motors, welcher als ansteuerbarer Schalter zum Einschalten und Abschalten des Stromes für den Elektromagneten oder -motor dient. Anstelle des Leistungstransistors kann auch eine andere Leistungsschaltung oder ein Relais vorgesehen sein, so dass im folgenden bei der Erwähnung des Leistungstransistors diese Varianten mitzulesen sind.

Zur Sicherheit und zur Kontrolle können eine Schutzschaltung für den Leistungstransistor und/oder wenigstens ein Diagnosemodul für den Leistungstransistor vorgesehen sein, ebenso wie eine Freilaufdiode parallel zum Elektromagneten – oder motor vorgesehen sein kann. Die Bauteile, insbesondere der Leistungstransistor und der Elektromagnet, können miteinander zu einem einstückigen Bauteil verbunden sein, beispielsweise gemeinsam umspritzt oder eingegossen sein.

Zur elektrischen Anbindung der Kopfstütze sind vorzugsweise wenigstens eine Steuerleitung, die vorzugsweise der Ansteuerung des Leistungstransistors dient, und zwei Versorgungsleitungen, welche den Strom zum Bestromen des Elektromagneten oder -motors liefern, in der Kopfstütze geführt, wo sie insbesondere an die Aktua torbox angeschlossen sind. Die Steuerleitung überträgt – bei in der Regel gleicher Spannung – eine gegenüber der Leistung über die Versorgungsleitungen geringere Leistung, welche durch einen zur Ansteuerung eines Airbags verwendbaren Ausgang des außerhalb der Kopfstütze angeordneten Steuergerätes bereitgestellt wird, an welches die Steuerleitung vorzugsweise angeschlossen ist. Es ist theoretisch denkbar, das Ansteuern der Aktuatorbox nicht über die Steuerleitung vorzunehmen, sondern die Versorgungsspannung mit einem Steuersignal zu modulieren, um eine Leitung einzusparen. Dem steht allerdings der erhöhte elektronische Aufwand entgegen.

In mechanischer Hinsicht zählt zu den in der Aktuatorbox enthaltenen Bauteilen zum Halten des Antriebs vorzugsweise eine bewegliche Klinke, welche von einem Permanentmagneten in einer bestimmten Position gehalten wird, dessen Magnetfeld demjenigen des bestromten Elektromagneten entgegengesetzt ist. Eine solche Klinke hält vorzugsweise eine Feder als Antrieb, und zwar bei unbestromtem Elektromagneten, und gibt die Feder bei Bestromen des Elektromagneten frei.

Im folgenden ist die Erfindung anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert. Es zeigen
1 ein Blockschaltbild der elektronischen Bauteile des Ausführungsbeispiels,
2 eine perspektivische Darstellung des Ausführungsbeispiels samt Fahrzeugsitz vor dem Crashfall, und
3 eine perspektivische Darstellung des Ausführungsbeispiels nach dem Crashfall.
Eine Kopfstütze 1 für einen Fahrzeugsitz 3 eines Kraftfahrzeuges ist an der Lehne 5 des Fahrzeugsitzes 3 mittels wenigstens einer, vorzugsweise zwei Kopfstützenstangen 7 angebracht. Die crashaktive Kopfstütze 1 weist einen Träger 9, welcher auf den Kopfstützenstangen 7 angeordnet und angebracht ist, und ein Prallelement 11 auf, welches vor dem Träger 9 angeordnet und mittels eines Viergelenks 13 an diesem angebracht ist. Die Kinematik der Kopfstütze 1 ist ausführlich in der US 2005/0127726 A1 beschrieben, deren Offenbarungsgehalt hiermit ausdrücklich einbezogen wird. Im Normalfall ist das Prallelement 11 auf der Vorderseite des Trägers 9 angeordnet und liegt an diesem an. Das Viergelenk 13 ist zusammengeklappt. Der Träger 9 und das Prallelement 11 sind auf den voneinander abgewandten Seiten gepolstert und/oder verblendet, so dass sich zusammen eine weitgehend geschlossene Form der Kopfstütze 1 ergibt.
Innerhalb des Kraftfahrzeuges, in der Regel außerhalb des Fahrzeugsitzes 1, ist wenigstens ein Crashsensor, kurz als Sensor S bezeichnet, angeordnet, wobei vorzugsweise mehrere Sensoren S vorgesehen sind. Die Sensoren S sind an ein zentrales, bezüglich der Kopfstütze 1 externes Steuergerät C des Kraftfahrzeuges angeschlossen. Das herkömmlich ausgebildete Steuergerät C, welches auch die Airbags steuert, hat beispielsweise eine Ausgangsspannung von 12 V und eine maximale Stromstärke von 1,2 A. Innerhalb der Kopfstütze 1 ist ein Antrieb 15 für das Viergelenk 13 vorgesehen, vorzugsweise eine Feder, vorliegend eine Doppel-Schenkelfeder, welche im Normalfall mittels einer Klinke von einem Haftmagneten gehalten wird, wie er in der DE 102 15 054 A1 beschrieben ist, deren Offenbarungsgehalt hiermit ausdrücklich einbezogen wird. Der Haftmagnet besteht aus einem Permanentmagneten, welcher im Normalfall den Antrieb 15, d.h. die Feder, für das Viergelenk 13 mittelbar hält, und einem Elektromagneten 17, welcher im Normalfall unbestromt ist, im Crashfall aber dazu bestimmt ist, ein Gegenfeld zum Magnetfeld des Permanentmagneten aufzubauen und die gesamte Haltekraft so weit zu verringern, dass der Antrieb 15 freigegeben wird. Anstelle des Haftmagneten kann auch ein den Antrieb 15 freigebender Elektromotor vorgesehen sein.
Der Elektromagnet 17, d.h. die Spule desselben, liegt in Serie mit einem Leistungstransistor 21, beispielsweise einem npn-Transistor, indem der Elektromagnet 17 einerseits am Pluspol + des Bordnetzes (in der Regel 12 V oder 24 V) und andererseits am Kollektor des Leistungstransistors 21 angeschlossen ist, während der Emitter des Leistungstransistors 21 am Minuspol – des Bordnetzes angeschlossen ist. Die beiden notwendigen Versorgungsleitungen 23 zwischen dem Elektromagnet 17 und dem Leistungstransistor 21 in der Kopfstütze 1 einerseits und dem übrigen, über den Fahrzeugsitz 3 zu erreichenden Bordnetz andererseits sind durch die beispielsweise hohlen Kopfstützenstangen 7 geführt. Die Basis des Leistungstransistors 21 ist an das Steuergerät C des Kraftfahrzeuges angeschlossen, und zwar an einen zur Ansteuerung eines Airbags verwendbaren Ausgang des Steuergerätes C. Hierfür ist eine dritte Leitung, d.h. eine Steuerleitung 25, von der Kopfstütze 1 zum Fahrzeugsitz 3 geführt, vorzugsweise ebenfalls durch die Kopfstützenstange. Mittels der Steuerleitung 25 wird maximal die Ausgangsleistung des Steuergerätes C übertragen, d.h. eine gegenüber der Leistung über die Versorgungsleitungen deutlich geringere Leistung.
In an sich bekannter Weise sind mit dem Elektromagneten 17 und dem Leistungstransistor 21 weitere elektronische Bauelemente verschaltet. Vorzugsweise ist parallel zum Elektromagneten 17 eine Freilaufdiode 31 angeschlossen, welche beim Abschalten des Elektromagneten 17 den Strom aus dem zusammenbrechenden Magnetfeld kurzschließt. Parallel zum Leistungstransistor 21, d.h. zwischen Emitter und Kollektor, ist eine Schutzschaltung 33 angeschlossen, beispielsweise eine Verpolschutzdiode. Zwischen Kollektor und Basis und Emitter und Basis sind vorzugsweise Diagnosemodule 35 angeschlossen, die beispielsweise die Funktionsfähigkeit des Elektromagneten 17 und der Kontaktierungen prüfen.
Der Haftmagnet samt Elektromagnet 17, die Klinke zum Halten der Feder, der Leistungstransistor 21 und die vorstehend beschriebenen elektronischen Bauelemente, also die zum Halten und Auslösen des Antriebs 15 verwendeten mechanischen und elektrischen Bauteile, sind baulich zu einer Aktuatorbox 41 zusammengefasst, welche vorzugsweise mit einem nahezu geschlossenen Gehäuse versehen und am Träger 9 angebracht ist. Die Aktuatorbox 41 ist damit sowohl das mechanische als auch das elektrische Steuergerät zum Ansteuern des Antriebs 15 und damit zum Auslösen der crashaktiven Kopfstütze 1. Als internes Steuergerät ist die Aktuatorbox 41 vollständig innerhalb der Kopfstütze 1 angeordnet, wobei die beiden Versorgungslei tungen 23 und die Steuerleitung 25 an die Aktuatorbox 41 angeschlossen sind. Bei der Herstellung bildet daher die Aktuatorbox 41 eine prüffähige Einheit.
Tritt der Crashfall ein und melden die Sensoren S dies an das Steuergerät C, so gibt dieses ein Signal über die Steuerleitung 25 an die Aktuatorbox 41 ab, in welcher der Leistungstransistor 21 durchschaltet. Über die Versorgungsleitungen 23 wird nun der Elektromagnet 17 bestromt, der in der bereits erwähnten Weise den Antrieb des Viergelenks 13 auslöst, welches das Prallelement 11 ausfährt. Der Kopf des Insassens wird dann vom Prallelement 11 frühzeitig abgefangen. Nach Beendigung des Signals sperrt der Leistungstransistor 21 wieder, worauf der Strom im Elektromagneten 17 über die Freilaufdiode 31 abklingt.

1: Kopfstütze
3: Fahrzeugsitz
5: Lehne
7: Kopfstützenstange
9: Träger
11: Prallelement
13: Viergelenk
15: Antrieb
17: Elektromagnet
21: Leistungstransistor
23: Versorgungsleitung
25: Steuerleitung
31: Freilaufdiode
33: Schutzschaltung
35: Diagnosemodul
41: Aktuatorbox
C: Steuergerät
S: Sensor
+: Pluspol (des Bordnetzes)
–: Minuspol (des Bordnetzes)

Claims

Kopfstütze für einen Fahrzeugsitz, insbesondere einen Kraftfahrzeugsitz, mit einem Träger (9), einem im Crashfall relativ zum Träger (9) ausfahrbaren Prallelement (11), einem Antrieb (15) für das Ausfahren des Prallelementes (11) und Bauteilen zum Halten und Auslösen des Antriebs (15), welche einen von einem Steuergerät ansteuerbaren und bestrombaren Elektromagneten (17) oder Elektromotor umfassen, dadurch gekennzeichnet, dass innerhalb der Kopfstütze (1) eine Aktuatorbox (41) als internes Steuergerät angeordnet ist, welche die Bauteile zum Bestromen des Elektromagneten (17) oder -motors umfasst und welche mit einem außerhalb der Kopfstütze (1) angeordneten Steuergerät (C) zum Ansteuern verbunden ist.
Kopfstütze nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Aktuatorbox (41) als mechanisches und elektrisches Steuergerät vorgesehen ist, welche auch den Elektromagneten (17) oder -motor und die weiteren Bauteile zum Halten und Auslösen des Antriebs (15) umfasst.
Kopfstütze nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Aktuatorbox (41) einen mit dem Elektromagneten (17) oder -motor in Serie liegenden Leistungstransistor (21) oder andere Leistungsschaltung oder Relais zum Bestromen des Elektromagneten (17) oder -motors umfasst.
Kopfstütze nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass eine Schutzschaltung (33) für den Leistungstransistor (21) und/oder wenigstens ein Diagnosemodul (35) für den Leistungstransistor (21) und/oder für den Elektromagneten (17) oder -motor vorgesehen sind.
Kopfstütze nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Leistungstransistor (21) und der Elektromagnet (17) miteinander zu einem einstückigen Bauteil verbunden sind.
Kopfstütze nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens eine Steuerleitung (25) und zwei Versorgungsleitungen (23) in der Kopfstütze (1) geführt sind, welche insbesondere an die Aktuatorbox (41) angeschlossen sind.
Kopfstütze nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerleitung (25) eine gegenüber den Versorgungsleitungen geringere Leistung überträgt.
Kopfstütze nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerleitung (25) an einen zur Ansteuerung eines Airbags verwendbaren Ausgang des außerhalb der Kopfstütze (1) angeordneten Steuergerätes (C) angeschlossen ist.
Kopfstütze nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass als Antrieb (15) eine Feder vorgesehen ist, welche von einer beweglichen Klinke gehalten wird, die insbesondere in der Aktuatorbox (41) enthalten ist und von einem Permanentmagneten gehalten wird, dessen Magnetfeld demjenigen des bestromten Elektromagneten (17) entgegengesetzt ist.
Kopfstütze nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Aktuatorbox (41) als prüffähige Einheit mit einem nahezu geschlossenen Gehäuse versehen und/oder am Träger (9) angebracht ist.
Kraftfahrzeug mit einem Fahrzeugsitz (3), welcher eine Lehne (5) mit einer Kopfstütze (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 10 aufweist, und einem Steuergerät (C) zum Ansteuern der Aktuatorbox (41).