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VERWANDTE ANMELDUNGEN
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Diese Patentanmeldung beansprucht die Priorität der und den Nutzen aus der vorläufigen US-Patentanmeldung lfd. Nr. 61/186,891 mit dem Titel ”ACTIVE HEADREST UTILIZING SOLENOID ACTIVATION AND BAR LINKAGE TRANSMISSION”, eingereicht am 14. Juni 2009, deren Offenbarung durch Bezugnahme hier mit aufgenommen ist.
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HINTERGRUND DER ERFINDUNG
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1. Gebiet der Erfindung
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Die vorliegende Offenbarung bezieht sich auf einstellbare Kopfstützenanordnungen und insbesondere auf eine einstellbare Kopfstütze mit einem Solenoid-Aktuator und einem Gestängeausfahrsystem.
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2. Erörterung des Standes der Technik
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Es wurden autonom betätigbare (oder ”aktive”) Kopfstützen entwickelt, die die absolute Positionierung ändern, um den Zwischenabstand zwischen der Kopfstütze und dem Kopf eines Insassen selektiv zu verringern, wenn es erwünscht ist. In einem Kraftfahrzeugszenario kann beispielsweise die Betätigung autonom bewirkt werden, wenn ein Kollisionsereignis detektiert oder vorhergesagt wird; oder wenn eine Aktivierung auf Verlangen gemäß einer Anwendervorliebe vorgesehen wird. Herkömmliche Kopfstützen, einschließlich jener mit teilweise beweglichen oder zusammenschiebbaren Hüllen, jener, die separate Löse- und Verriegelungsaktuatoren aufweisen, und jener, die eine begrenzte Einstellbarkeit vorsehen, verwenden typischerweise eine komplexe Architektur. Diese Kopfstützen stellen verschiedene Anliegen auf dem Fachgebiet dar, einschließlich eines überfüllten Innenbereichs und einer großen Vielzahl von beweglichen Teilen, was zu höheren Herstellungs-, Reparatur- und Austauschkosten führt.
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KURZZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
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Diese Erfindung wendet sich diesen Anliegen zu und schafft eine neue Kopfstütze, die eine manuell belastete Federbetätigung, eine Solenoid-Freigabe und ein Gestängesystem verwendet, um die Kopfstütze selektiv zu betätigen (z. B. ihre Positionierung oder Nachgiebigkeit einzustellen). An sich ist die hier beschriebene Kopfstütze zum autonomen Schaffen eines vergrößerten Schutzes für den Insassen nützlich. Ferner bietet die offenbarte Kopfstütze ein niedrigeres Profil und eine verbesserte Einstellbarkeit im Vergleich zu herkömmlichen aktiven Kopfstützen. Schließlich weist die erfindungsgemäße Kopfstütze eine einheitliche Anordnung und einen effizienteren Aktuator auf, der die Löse- und Verriegelungsfunktionalität kombiniert.
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Im Allgemeinen wird eine aktive Kopfstütze, die zur Verwendung bei einem Sitz und zum selektiven Abstützen des Kopfs eines Insassen ausgelegt ist, präsentiert. Die Kopfstütze umfasst eine äußere Hülle, die einen Innenraum und eine äußere Oberfläche, die dazu konfiguriert ist, mit dem Kopf des Insassen in Eingriff zu kommen, definiert. Ein Aktuator ist innerhalb des Raums angeordnet und betätigbar, um den Abstand zwischen der Oberfläche und dem Kopf einzustellen. Der Aktuator umfasst ein Gestängesystem, das mindestens einen selektiv ausfahrbaren Schwenkarm aufweist, der schwenkbar mit dem Sitz und der Hülle gekoppelt ist, so dass das Schwenken des Arms bewirkt, dass sich die Hülle relativ zum Sitz verlagert. Der Aktuator umfasst ferner ein Solenoid, das betätigbar ist, um zu ermöglichen, dass der Arm schwenkt, wenn es einem elektrischen Strom ausgesetzt wird. Schließlich ist die Kopfstütze und insbesondere der Aktuator mit einer Leistungsquelle kommunikativ gekoppelt, die dazu dient, den Strom zu erzeugen.
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An sich stellt ein zweiter Aspekt der Erfindung ein Verfahren zum autonomen Verlagern einer Kopfstütze zwischen einer verstauten und einer ausgefahrenen Position dar. Das Verfahren umfasst im Allgemeinen die Schritte des Detektierens einer Bedingung oder eines Ereignisses, des Aktivierens eines Solenoids, des Freisetzens von gespeicherter Energie infolge der Aktivierung des Solenoids, des Bewirkens, dass infolge der Freisetzung der Energie ein Gestängesystem aus einer ersten Konfiguration schwenkt, und des Bewirkens, dass die Kopfstütze infolge dessen, dass bewirkt wird, dass das System schwenkt, sich von der verstauten in die ausgefahrene Position verlagert.
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Die vorstehend beschriebenen und weitere Merkmale werden durch die folgenden Figuren und die ausführliche Beschreibung veranschaulicht.
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KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
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Bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung werden nachstehend mit Bezug auf die beigefügten Zeichnungsfiguren in beispielhaftem Maßstab im Einzelnen beschrieben, wobei:
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1 ein Seitenaufriss einer aktiven Kopfstütze gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung, die zwischen einem verstauten (durchgezogener Linientyp) und einem ausgefahrenen (gestrichelter Linientyp) Zustand verlagerbar ist, und des Kopfs eines Insassen ist, wobei insbesondere ein Gestängesystem mit vier Stangen veranschaulicht ist;
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2 eine Ansicht einer aktiven Kopfstütze mit einem Solenoid-Aktuator und einem Gestängesystem mit vier Stangen mit einem oberen Verbindungsarm, oberen Torsionsfedern und einem unteren Federarm in auseinandergezogener Anordnung gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist, wobei ferner eine Hauptträgerplatte, eine Hülle und ein Sitzpfosten veranschaulicht sind;
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3 eine perspektivische Vorderansicht der inneren Mechanismen der in 2 gezeigten Kopfstütze gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist, wobei insbesondere die Hüllenrückseite, die Trägerplatte, das Gestängesystem, der Pfosten und der Solenoid-Aktuator veranschaulicht sind;
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4 eine perspektivische Rückansicht der inneren Mechanismen der in 2 gezeigten Kopfstütze gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist, wobei insbesondere die Hüllenvorderseite, die Trägerplatte, ein Sperrradsektor und ein Solenoid/eine Sperrklinke (im gestrichelten Linientyp gezeigt) veranschaulicht sind;
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5a ein Seitenaufriss des Sektors mit mehreren abgeschrägten Zähnen, die mit dem Solenoid und der Sperrklinke in Eingriff kommen, gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist, wobei das Solenoid und die Sperrklinke mit einem ersten Zahn in Eingriff stehen, so dass sie in der verstauten Position verriegelt sind;
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5b ein Seitenaufriss des Sektors und der Sperrklinke ist, die in 5a gezeigt sind, wobei das Solenoid aktiviert wurde, die Sperrklinke veranlasst wurde, den ersten Zahn freizugeben, und der Sektor veranlasst wurde zu schwenken, so dass die Sperrklinke mit den abgeschrägten Oberflächen der nachfolgenden Zähne in Eingriff kommt; und
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5c ein Seitenaufriss des Sektors und der Sperrklinke ist, die in den 5a, b gezeigt sind, wobei der Sektor vollständig ausgefahren wurde und die Sperrklinke sich in einer verriegelten Position befindet.
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AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG
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Hier wird eine aktive Kopfstütze (oder ”Kopflehne”) 10 offenbart, die dazu ausgelegt ist, den Kopf 12 eines Insassen (1) selektiv abzustützen. Die hier offenbarte aktive Kopfstütze 10 kann in Vorder- oder Rücksitzen, Kindersitzen und dergleichen und in Zusammenhang mit verschiedenen Anwendungen, wie z. B. im Fahrzeug- und Flugverkehr usw., verwendet werden. Die Kopfstütze 10 umfasst einen Solenoid-Aktuator 14 und ein Gestängesystem 16, die zusammenwirken, um zumindest einen Abschnitt der Kopfstütze 10 (1–5c) von einer normalen oder verstauten Position in eine ausgefahrene Position zu betätigen, wobei der Abstand zwischen der Kopfstütze 10 und dem Kopf 12 verringert wird. Wie weiter hier beschrieben, ist die bevorzugte Kopfstütze 10 dazu konfiguriert, sich bei der Detektion eines Ereignisses oder einer Bedingung und/oder auf Verlangen autonom von der verstauten in die ausgefahrene Position zu verschieben.
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Wie in 1–4 gezeigt, umfasst die Kopfstütze 10 eine Hülle 18, die vorzugsweise aus einem vorderen Kontaktabschnitt 18a und einem hinteren Abschnitt 18b gebildet ist, die miteinander verbinden (z. B. durch Druckknöpfe) und zusammenwirken, um einen Innenraum 18c zu bilden. Eine einteilige äußere Klappmuschelschale kann beispielsweise verwendet werden, wobei der vordere Abschnitt 18a der Abschnitt der Kopfstütze 10 nahe dem Kopf 12 ist. Die bevorzugte Hülle 18 definiert einen Ausschnitt 19 (2), der Zugang in den Innenraum 18c schafft, so dass auf den Aktuator 14 manuell zugegriffen werden kann, ohne die Hülle 18 zu entfernen. Wie in 1 gezeigt, ist zu erkennen, dass sich die Hülle 18 vorteilhafterweise gemeinsam als integrierter Körper bewegt. Anstelle der Verlagerung der Kopfstütze 10 ist zu erkennen, dass das System 16 und der Aktuator 14 alternativ so konfiguriert sein können, dass sie gegen eine ansonsten stationäre vordere Oberfläche der Kopfstütze 10 drücken, um einen zusätzlichen Widerstand oder eine Energieabsorptionsfähigkeit an dieser vorzusehen. Das heißt, das System 16 und der Aktuator 14 können auch verwendet werden, um die Steifigkeit oder geometrische Form der Kopfstütze 10 einzustellen.
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Die Kopfstütze 10 ist durch mindestens einen strukturellen Stützpfosten 20 abgestützt, der verschiebbar innerhalb der Rückenlehne 22 angeordnet ist und relativ dazu über Verriegelungsmittel (nicht dargestellt) fest gesichert ist. Um eine Bewegung relativ zu den Pfosten 20 zu ermöglichen, definiert die Hülle 18 eine untere Öffnung 18d, durch die jeder Pfosten 20 in den Raum 18c eintritt und sich verlagern kann. Bevorzugter definiert die Hülle 18 geschlitzte Öffnungen 18d (2) mit einer Breite, die zum Pfostendurchmesser kongruent ist, um eine lineare Verlagerung zu bewirken. Die bevorzugte Kopfstütze 10 umfasst ferner ein Polstermaterial 26 außerhalb der Hülle 18, das darüberliegende Schichten auf der Hülle 18 bildet, und eine äußere Abdeckung 28 (aus weichem haltbarem Material), das das Polstermaterial 26 einschließt, um die Gesamtform der Kopfstütze 10 zu definieren. Die bevorzugte Polsterung 26 und Abdeckung 28 sind entfernbar, um einen Zugang zum Aktuator 14 durch den Ausschnitt 19 zu ermöglichen.
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Die Hülle 18 kann mit dem strukturellen Stützpfosten 20 in Schwenkverbindung stehen oder fest daran befestigt sein. In der dargestellten Ausführungsform können beispielsweise Stangenbügel 29 die Kopfstütze 10 und die Pfosten 20 sicher miteinander verbinden oder so konfiguriert sein, dass sie ermöglichen, dass die Kopfstütze 10 in dem Umfang manuell gedreht wird, der durch die unteren Schlitzöffnungen 18d zugelassen wird, um eine weitere Einstellbarkeit durch Neigen zu schaffen.
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Die strukturellen Stützpfosten 20 können viele Formen annehmen und sollen nicht auf die gezeigte begrenzt sein. Beispielsweise ist zu erkennen, dass eine Pfostenstruktur vom Gabelbein- oder Tortyp verwendet werden kann. Mehr oder weniger als zwei Pfosten 20 können überdies verwendet werden. Schließlich umfasst die feste Struktur der bevorzugten Kopfstütze 10 ferner eine Hauptträgerplatte 30 (2-4), die an den Pfosten 20 befestigt ist und eine flache Planare Oberfläche vorsieht, die als Basis für den Aktuator 14 und das Gestängesystem 16 dient.
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Das bevorzugte Gestängeausfahrsystem (d. h. ”Gestänge”) 16 umfasst mindestens einen Schwenkarm 32 und bevorzugter mehrere seitlich gepaarte Schwenkarme 32. Wie in 1 gezeigt, sind die Schwenkarme 32 mit der Hülle 18 und der festen Struktur (z. B. Pfosten 20, Trägerplatte 30 usw.) vorzugsweise an oder nahe ihren distalen Enden beispielsweise durch Führungszapfen (nicht dargestellt) schwenkbar gekoppelt. Die Arme 32 sind verkettet, um eine kongruente Bewegung zu bewirken. Bevorzugter kann ein paralleles Gestängesystem mit vier Stangen mit äquivalenten Armlängen und Orientierungen 16 verwendet werden, das aus Querstangen 34 zwischen seitlichen Schwenkarmen 32 und vertikalen Streben (nicht dargestellt) zwischen vertikal beabstandeten Armen 32 besteht. In der dargestellten Ausführungsform ersetzen die vorzugsweise starren Seitenwände der Hülle 18 die vertikalen Streben. Für jeden Satz von seitlichen Armen 32 ist die durch die feste Struktur und die Arme 32 definierte Drehachse relativ zur Platte 30 fest, während die äußere Drehachse, die mit der Hülle 18 verbunden ist, sich frei verlagern kann. Wenn die Schwenkarme 32 zum Schwenken in einer ersten Richtung veranlasst werden, wird an sich die Kopfstütze 10 nach außen (z. B. von den Pfosten 20 weg) und nach oben in Richtung einer ausgefahrenen Position getrieben, wie durch den gestrichelten Linientyp in 1 gezeigt.
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In der dargestellten Ausführungsform wird das Ausfahren und/oder Verstauen durch Freisetzen von Energie geschaffen, die in einer oberen und/oder unteren Torsionsfeder 36, 38 gespeichert ist. Die Feder(n) 36, 38 ist (sind) vorzugsweise derart bemessen, dass die Verlagerung in einer gesteuerten Weise durchgeführt wird, und weisen ebenso einen vorbestimmten k-Wert, einen vorbestimmten Schenkelwinkel und eine vorbestimmte Schenkellänge auf. Die Dome der Federn 36, 38 sind koaxial ausgerichtet und vorzugsweise so konfiguriert, dass sie einen minimalen Abstand zu den Querstangen 34 aufweisen. Es ist zu erkennen, dass die untere Feder 38 auch als unterer Verbindungsarm dienen kann. Es ist auch zu erkennen, dass alternativ andere Typen von Federn (z. B. Zugfedern usw.) oder Vorbelastungselementen verwendet werden können.
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In der bevorzugten Ausführungsform umfasst der Aktuator 14 eine Sperrklinke (”Verriegelungsplatte”) 40 und einen Sperrradsektor (”Pendel” oder ”Sperrrad”) 42, die zusammenwirken, um einen Rückwärtslauf zu verhindern, wenn sie gelöst und in Eingriff gebracht sind. Der Sektor 42 ist mit der Trägerplatte 30 schwenkbar gekoppelt und wird innerhalb eines dadurch definierten Fensters zum Schwenken veranlasst, wenn die Arme 32, die mit dem Sektor 42 fest gekoppelt sind, durch die gelösten Federn 36, 38 zum Schwenken veranlasst werden.
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Die Sperrklinke 40 ist mit dem Solenoid 14a gekoppelt und wird dadurch angetrieben; und dazu konfiguriert, selektiv mit dem Sektor 42 in Eingriff zu kommen. Wie in 2 gezeigt, ist das Solenoid 14a insbesondere von dem Typ mit einem einschiebbaren und nach außen vorbelasteten Tauchkolben 44 und die Sperrklinke 40 weist einen rechteckigen planaren Körper auf, der eine U-förmige Fuge 46 definiert, in die sich der Tauchkolben 44 erstreckt. Die U-Fuge 46 kann beispielsweise mit dem Solenoid 14a durch einen Stahlbolzen (nicht dargestellt) verbunden sein, der eine geringfügige Fehlausrichtung des Tauchkolbens 44 und der Sperrklinke 40 ermöglicht. Der Tauchkolben 44 steht mit der Sperrklinke 40 in einem vorbestimmten Winkel in Eingriff, der die Betätigungskraft minimiert, die erforderlich ist, um die Sperrklinke 40 aus dem Sektor 42 zu lösen und die Sperrklinke 40 innerhalb einer Führungsschiene zu verschieben, die auf den Tauchkolben 44 ausgerichtet ist.
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Der Sektor 42 weist mehrere Zähne 46 auf, einschließlich eines ersten Verriegelungszahns 46a, gefolgt von mehreren Sperrradzähnen. Der erste Zahn 46a weist orthogonale Oberflächen auf, die überlagernde und normalerweise mit der Sperrklinke 40 in Eingriff stehende Oberflächen in beiden Richtungen bilden. Wenn der erste Zahn 46a in Eingriff steht, verhindern die Sperrklinke 40 und der Sektor 42 an sich eine relative Drehung aneinander vorbei (5a), was die Kopfstütze 10 beispielsweise in der verstauten Position verriegelt. Wie in der dargestellten Ausführungsform gezeigt, weist die vordere Oberfläche des Sperrradzahns 46 eine Neigung auf, um mit der Sperrklinke 40 in einem Winkel in Eingriff zu kommen. Der resultierende Kraftvektor erzeugt eine vertikale Komponente, die ausreicht, um den Tauchkolben 44 nach unten zu treiben (5b), wodurch ermöglicht wird, dass die Zähne 46 und der Sektor 42 sich weiterhin in der ersten Richtung bewegen. Die Sperrradzähne 46 weisen eine orthogonale rückwärtige Oberfläche auf, so dass, sobald die Sperrklinke 40 einen speziellen Zahn 46 passiert, sie an einem Rücklauf an diesem Zahn vorbei gehindert wird. Folglich gleiten die Sperrklinke 40 und der Sektor 42 gleitend aneinander in einer Richtung vorbei, aber blockieren in der anderen, um den Kopf 12 an inkrementalen Punkten entlang seiner Verlagerung abzustützen. Wenn sie unbehindert ist, fährt die Kopfstütze 10 vollständig aus (5c).
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Wie vorher angegeben, beseitigt der Aktuator 14 viele der Nachteile von herkömmlichen aktiven Kopfstützen-Aktuatoren. Ein relativ kleineres Volumen, eine niedrigere Leistungsanforderung und eine erhöhte verteilte Betätigungsfähigkeit sind beispielsweise einige der vom erfindungsgemäßen Aktuator 14 gebotenen Lösungen. Der Aktuator 14 umfasst ein Solenoid 14a, das dazu konfiguriert ist, die Freisetzung von Energie zu bewirken, die zur Verlagerung der Schwenkarme 32 führt. Wenn veranlasst wird, dass ein elektrischer Strom innerhalb der Spule (nicht dargestellt) des Solenoids 14a fließt, stellt insbesondere der dadurch erzeugte Magnetfluss Pole innerhalb des Tauchkolbens 44 her. Die Pole bewirken, dass sich der Tauchkolben 44 einwärts verlagert, was die Sperrklinke 40 vom Sektor 42 weg zieht. Folglich ist zu erkennen, dass eine Leistungsquelle 48 mit dem Aktuator 14 kommunikativ gekoppelt ist (z. B. durch einen Kabelstrang, der durch die Kopfstütze 10 und die Platte 30 geführt ist) und dazu dient, die elektrische Ladung (1) zu erzeugen, die das Solenoid 14a aktiviert. In einer Kraftfahrzeuganwendung kann die Quelle 48 beispielsweise das Fahrzeugaufladesystem oder ein Kondensator sein, der dazu dient, eine ausreichende Entladung von Energie zu bewirken, wenn es erwünscht ist.
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In einer bevorzugten Ausführungsform wird der bevorzugte Aktuator 14 beim Feststellen einer Bedingung autonom ausgelöst, wobei das Verringern des Abstandes zwischen der Kopfstütze 10 und dem Kopf 12 und/oder das Verändern der Nachgiebigkeit der Kopfstütze 10 erwünscht ist. Die Kopfstütze 10 kann beispielsweise so konfiguriert sein, dass sie auf eine dynamische Last des Insassen, die durch die Trägheitsübertragung während eines plötzlichen Stoppereignisses des Kraftfahrzeugs erzeugt wird, oder auf die Feststellung einer Vorkollisions- oder Kollisionsbedingung anspricht. An sich können der Controller 50 und der Sensor 52 mit dem Aktuator 14 und der Quelle 48 (1) kommunikativ gekoppelt sein. Der Controller 50 und der Sensor 52 sind gemeinschaftlich dazu konfiguriert, die Kopfstütze 10 zu betätigen.
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In der in 1 gezeigten bevorzugten Ausführungsform kann ein Positionssensor (Kapazität, Ultraschall, Radar, Kamera und dergleichen) 52 am Fahrzeug vorgesehen sein, z. B. nahe oder innerhalb der Rückenlehne 22, um die Position des Kopfs 12 zu bestimmen. Hier kann der Controller 50 dazu ausgelegt sein, auf der Basis der bestimmten Position des Kopfs 12 die Kopfstütze 10 auszufahren oder deren Ausfahren zu verhindern. Die Anthropometrieeigenschaften des Insassen, z. B. Gewicht, Höhe, Größe, Gewichtsverteilung und dergleichen, sowie die Sitzgeometrie, z. B. Zurücklehnen, Vorwärtslehnen, Kopfort in Bezug auf die Kopfstütze 10 und dergleichen, können beispielsweise Eingangsvariablen für das Ausfahren der Kopfstütze 10 zu einem geeigneten Zeitpunkt sein. Andere beispielhafte Sensoren, einschließlich Drucksensoren, Verlagerungssensoren, Geschwindigkeitssensoren, Beschleunigungsmesser und dergleichen, die in und um den Fahrzeugsitz und die Kopfstütze 10 angeordnet sein können.
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Alternativ kann der Sensor 52 eine manuelle Eingabevorrichtung aufweisen, wobei der Controller 50 dazu konfiguriert ist, die Eingabe zu empfangen und das Solenoid 14a auf Verlangen zu aktivieren.
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Obwohl die Offenbarung mit Bezug auf eine beispielhafte Ausführungsform beschrieben wurde, ist es für den Fachmann auf dem Gebiet selbstverständlich, dass verschiedene Änderungen vorgenommen werden können und Elemente davon gegen Äquivalente ausgetauscht werden können, ohne vom Schutzbereich der Offenbarung abzuweichen. Außerdem können viele Modifikationen vorgenommen werden, um eine spezielle Situation oder ein spezielles Material an die Lehren der Offenbarung anzupassen, ohne von deren wesentlichem Schutzbereich abzuweichen. Daher ist vorgesehen, dass die Offenbarung nicht auf die spezielle Ausführungsform begrenzt ist, die als beste Art offenbart ist, die zur Ausführung dieser Offenbarung in Erwägung gezogen wird, sondern dass die Offenbarung alle Ausführungsformen umfasst, die in den Schutzbereich der beigefügten Ansprüche fallen. Eine weitere Beschreibung, Erläuterung und weitere beispielhafte Ausführungsformen, die von den hier beigefügten verschiedenen Anhängen geboten werden, werden hiermit durch den Hinweis als beispielhafte, aber nicht begrenzende Lehren der vorliegenden Erfindung aufgenommen.
