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Hintergrund der Erfindung
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1. Gebiet der Erfindung
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Diese Offenlegung betrifft allgemein verstaubare Kopfstützenanordnungen, die besonders zur Verwendung in Rücksitzanordnungen geeignet sind, und im Spezielleren eine verstaubare Rücksitz-Kopfstütze mit einem Aktuator mit einem aktiven Material.
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Stand der Technik
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Rücksitz-Kopfstützen wurden lange Zeit in Fahrzeugen verwendet, um für Fahrgäste Komfort und Schutz bereitzustellen; allerdings hatten diesbezügliche Designüberlegungen widersprüchliche Aspekte zur Folge. Zum Beispiel ist im Hinblick auf die Sicht des Fahrers beim Rückwärtsfahren, Einparken und Spurwechsel die Größe der Kopfstütze bevorzugt minimiert; wohingegen der Insassenkomfort eine ausreichend große Stützfläche erfordert. Als solche wurden in jüngster Zeit entfernbare und/oder verstaubare Rücksitz-Kopfstützen entwickelt, um die Sicht selektiv zu verbessern, wenn die Rücksitze frei sind und/oder ein Rückwärtsbetrieb ausgeführt wird, und eine ausreichende Unterstützung bereitzustellen, wenn ein Insassen gegenwärtig ist und das Fahrzeug vorwärts betrieben wird.
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Diese Arten von Kopfstützen bringen jedoch verschiedene Probleme auf dem technischen Gebiet mit sich. Zum Beispiel kann der händische Wiedereinbau von entfernbaren Kopfstützen arbeitsintensiv werden, wenn sich eine große Menge von Fahrgästen ändert und rückwärts gerichtete Tätigkeiten ausgeführt werden, und kann oft schwierig und mühsam auszuführen sein. Als solche kann die Wahrscheinlichkeit eines nicht korrekten Wiedereinbaus größer werden und es kann die Wahl getroffen werden, auf den Einbau insgesamt zu verzichten. Anstatt vollständig entfernbar zu sein, werden manche herkömmliche hintere Kopfstützen einfach aus der Blickrichtung des Fahrers automatisch entfernt oder „umgestaltet”, ohne die Einheit physikalisch von dem Sitz zu lösen. Während autonome Konstruktionen ein einfaches Verstauen und Ausfahren bei Bedarf vorsehen, sind sie typischerweise motorisiert, was weiter verschiedene Probleme einschließlich erhöhter/m Sperrigkeit, Fahrzeuggewicht, Verbrauch von Innenraumvolumen, Lärm, Komplexität und Kosten zur Folge hat.
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Kurzzusammenfassung der Erfindung
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In Reaktion auf die zuvor erwähnten Probleme stellt die vorliegende Erfindung eine verstaubare Kopfstütze vor, die eine Betätigung mit einem aktiven Material verwendet, um die Kopfstütze selektiv zu verstauen und/oder auszufahren. Als solche ist die hierin beschriebene Erfindung geeignet, einen erhöhten Insassenkomfort, wenn ein Vorwärtsbetrieb ausgeführt wird, eine verbesserte Sicht für den Fahrer, wenn ein Rückwärtsbetrieb ausgeführt wird oder sonst wie erwünscht ist, einen bequemen selbstständigen Verstauungs/Ausfahrbetrieb und ein verringertes Risiko einer Fehlfunktion bereitzustellen. Durch Verwenden einer Betätigung mit einem aktiven Material ist die Erfindung geeignet, Lärm, die Anzahl beweglicher Teile und damit verbundene Kosten zu reduzieren und ein kompaktes Paket, das den Fahrgastinnenraum vergrößert, bereitzustellen.
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Die Erfindung betrifft allgemein eine aktive Kopfstütze, die zur Verwendung mit einem Rücksitz geeignet und zum selektiven, selbstständigen Verstauen und/oder Ausfahren betreibbar ist. Die Kopfstütze umfasst eine äußere Schale, die einen inneren Raum definiert, und einen Aktuator, der innerhalb des Raumes angeordnet ist. Der Aktuator umfasst ein Element aus einem aktiven Material, das betreibbar ist, um zu bewirken, dass die Schale verschiedene, einschließlich verstaute und ausgefahrene, Positionen und/oder Formen erreicht, wenn das Element einem Aktivierungssignal ausgesetzt oder vor diesem abgeschottet ist. Zu diesem Zweck ist der Aktuator kommunikativ mit einer Quelle gekoppelt, die betreibbar ist, um das Signal zu erzeugen. In einer bevorzugten Ausführungsform ist zumindest ein Sensor weiter mit dem Aktuator gekoppelt, der ausgebildet ist, um ein Ereignis oder einen Zustand zu bestimmen, und betreibbar ist, um beim Auftreten des Ereignisses oder des Zustands ein Ausfahren zu bewirken.
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Weitere Aspekte und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden aus der nachfolgenden detaillierten Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen) und den beiliegenden Zeichnungsfig. offensichtlich.
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Kurzbeschreibung der Zeichnungen
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Bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung sind unten stehend im Detail unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungsfig. in beispielhaftem Maßstab beschrieben, in denen:
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1 ein partieller Seitenriss eines Sitzes und einer Kopfstütze gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist, die zwischen einer ausgefahrenen (Volllinie) und einer verstauten (Strichlinie) Position bewegbar ist, und veranschaulicht insbesondere ein verschwenkbar bewegbares Gestängesystem, welches einen selektiv ausfahrbaren Arm, der verschwenkbar mit dem Sitz gekoppelt ist, und einen Formgedächtnisdraht und eine Torsionsfeder umfasst, die antriebstechnisch mit dem Arm gekoppelt sind;
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2 ein Seitenriss eines Sitzes, der einen Hohlraum definiert, und einer Kopfstütze gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist, die ein Gestängesystem umfasst, wobei das System ferner eine Vielzahl von miteinander verbundenen Schienenteilstücken, Rollen und Anschlägen umfasst;
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2a ein Aufriss des in 2 gezeigten Gestängesystems gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist, der insbesondere einen Aktuator mit zwei Formgedächtnisdrähten und zwei Druckfedern und einer federbelasteten Verriegelung mit einem Formgedächtnisdraht veranschaulicht, wobei sich das Gestängesystem in einer ausgefahrenen Position befindet;
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2b das in 2a gezeigte Gestängesystem ist, wobei die Drähte aktiviert wurden, die Schienenteilstücke zusammengeklappt sind und die Verriegelung mit dem Gestängesystem in Eingriff steht, um so das System in einer verstauten Position zu fixieren;
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3 ein Seitenriss eines Sitzes und einer Kopfstütze gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist, die ein paralleles viergliedriges Gestängesystem und einen Aktuator mit einem ersten und einem zweiten Formgedächtnisdraht umfasst;
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4a ein Aufriss einer anpassbaren Kopfstütze gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist, die eine erste Form präsentiert und einen Scherenmechanismus und einen Aktuator mit einem ersten und einem zweiten Formgedächtnisdraht umfasst, wobei der erste Draht aktiviert wurde und die Kopfstütze sich in einer ausgefahrenen Position befindet;
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4b ein Aufriss der in 4a gezeigten Kopfstütze ist, wobei der erste und der zweite Formgedächtnisdraht deaktiviert bzw. aktiviert wurden, der Scherenmechanismus zusammengeklappt ist und die Kopfstütze dazu gebracht wurde, eine zweite Form zu erreichen, die balgartige laterale Seiten aufweist;
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5a ein Seitenriss einer Kopfstütze gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist, die ein mehrliedriges Gestängesystem und einen Formgedächtnisdrahtaktuator umfasst, wobei die Kopfstütze eine erste Form und einen ausgefahrenen Zustand präsentiert;
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5b ein Seitenriss der in 5a gezeigten Kopfstütze ist, wobei der Draht aktiviert und die Kopfstütze dazu gebracht wurde, eine zweite Form und einen verstauten Zustand zu erreichen;
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6a ein Aufriss einer selektiv anpassbaren Kopfstütze mit einem Formgedächtnispolymer gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist, die eine Vielzahl von Formgedächtnisdrahtaktuatoren umfasst und eine erste Form in einem ausgefahrenen Zustand präsentiert; und
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6b eine Vorderansicht der in 6a gezeigten Kopfstütze ist, wobei die Aktuatoren aktiviert wurden und die Kopfstütze dazu gebracht wurde, eine zweite zusammengeklappte Form mit balgartige laterale Seiten in einem verstauten Zustand zu erreichen.
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Detaillierte Beschreibung
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Die nachfolgende Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen ist rein beispielhaft und soll die Erfindung, ihre Anwendung oder ihre Verwendungen in keiner Weise einschränken. Hierin offenbart ist eine aktive Kopfstütze 10, die zur Verwendung mit einem Sitz 100 geeignet und bedienbar ist, um sich selbständig (z. B. bei Bedarf, als Reaktion etc.) selektiv zu verstauen und/oder auszufahren. Die hierin offenbarte aktive Kopfstütze 10 kann in Vordersitzen und Rücksitzen und verschiedenen Anwendungen wie z. B. Fahrzeug-, Flugzeug-, Unterhaltungssitzen etc. verwendet werden, ist aber insbesondere zur Verwendung mit Fahrzeugrücksitzen geeignet. Die erfindungsgemäße Kopfstütze 10 verwendet eine Betätigung mit einem aktiven (oder „intelligenten”) Material, um zu bewirken oder zu ermöglichen, dass die Kopfstütze 10 verschiedene (z. B. verstaute und ausgefahrene) Positionen oder Formen erreicht; und in einer bevorzugten Ausführungsform, um die Kopfstütze in einer erreichten Position zu sperren (1–6b).
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I. Aktives Material, Erläuterung und Funktion
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Wie hierin verwendet, ist der Ausdruck „aktives Material” als solche Materialien oder Verbundstoffe definiert, die eine reversible Änderung in einer fundamentalen (d. h. chemischen oder intrinsischen physikalischen) Eigenschaft zeigen, wenn sie einem Aktivierungssignal ausgesetzt werden. Geeignete aktive Materialien zur Verwendung hierin umfassen ohne Einschränkung Formgedächtnislegierungen (SMA), Formgedächtnispolymere (SMP) und ferromagnetische SMAs (FSMA). Weitere aktive Materialien, die mit einigen Änderungen an den angebotenen Ausführungsformen verwendet werden können, umfassen, sind jedoch nicht beschränkt auf piezoelektrische Materialien, elektroaktive Polymere (EAP), Magneto- und Elektrostriktive und dergleichen. Abhängig von dem speziellen aktiven Material kann das Aktivierungssignal ohne Einschränkung die Form, eines elektrischen Stromes, einer Temperaturänderung, eines magnetischen Feldes, einer mechanischen Belastung oder Spannung und dergleichen besitzen.
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Im Spezielleren liegen Formgedächtnislegierungen in mehreren verschiedenen temperaturabhängigen Phasen vor. Die am häufigsten verwendeten dieser Phasen sind die sogenannte Martensit- und die Austenitphase. In der nachfolgenden Erläuterung bezieht sich die Martensitphase allgemein auf die stärker verformbare Phase niedrigerer Temperatur, wohingegen sich die Austenitphase allgemein auf die starrere Phase höherer Temperatur bezieht. Wenn sich die Formgedächtnislegierung in der Martensitphase befindet und erwärmt wird, beginnt sie, sich in die Austenitphase zu ändern. Die Temperatur, bei der dieses Phänomen beginnt, wird oft als Austenit-Anfangstemperatur (As) bezeichnet. Die Temperatur, bei der dieses Phänomen endet, wird als Austenit-Endtemperatur (Af) bezeichnet. Wenn sich die Formgedächtnislegierung in der Austenitphase befindet und abgekühlt wird, beginnt sie, sich in die Martensitphase zu ändern, und die Temperatur, bei der dieses Phänomen beginnt, wird als Martensit-Anfangstemperatur (Ms) bezeichnet. Die Temperatur, bei der der Austenit aufhört, sich in Martensit umzuwandeln, wird als Martensit-Endtemperatur (Mf) bezeichnet. Im Allgemeinen sind die Formgedächtnislegierungen in ihrer martensitischen Phase weicher und leichter verformbar und in der austenitischen Phase härter, steifer und/oder starrer. Im Hinblick auf das zuvor Gesagte ist ein geeignetes Aktivierungssignal zur Verwendung mit Formgedächtnislegierungen ein thermisches Aktivierungssignal in einer Größenordnung, um Umwandlungen zwischen der Martensit- und der Austenitphase zu bewirken.
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Formgedächtnislegierungen können abhängig von der Legierungszusammensetzung und der bisherigen Verarbeitung einen Formgedächtniseffekt in eine Richtung, einen intrinsischen Effekt in zwei Richtungen oder einen extrinsischen Formgedächtniseffekt in zwei Richtungen zeigen. Geglühte Formgedächtnislegierungen zeigen typischerweise nur den Formgedächtniseffekt in eine Richtung. Ein ausreichendes Erwärmen anschließend an eine Verformung des Formgedächtnismaterials bei niedriger Temperatur wird die Martensit/Austenit-Umwandlung induzieren und das Material wird seine ursprüngliche, geglühte Form wiedererlangen. Somit werden Formgedächtniseffekte in eine Richtung nur beim Erwärmen beobachtet.
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Die Temperatur, bei der sich die Formgedächtnislegierung an ihre Hochtemperaturform erinnert, wenn sie erwärmt wird, kann durch geringfügige Änderungen in der Zusammensetzung der Legierung und durch Wärmebehandlung angepasst werden. In Nickel-Titan-Formgedächtnislegierungen kann sie z. B. von über etwa 130°C auf unter etwa –100°C geändert werden. Der Formwiedererlangungsprozess findet über einen Bereich von nur wenigen bis zu einigen Graden statt und der Anfang oder das Ende der Umwandlung kann, abhängig von der gewünschten Anwendung und Legierungszusammensetzung, innerhalb von einem oder zwei Graden gesteuert werden. Es ist einzusehen, dass die mechanischen Eigenschaften der Formgedächtnislegierung stark über den Temperaturbereich variieren, der ihre Umwandlung überspannt.
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SMA-Materialien zeigen einen Modulanstieg des 2,5-fachen und eine Abmessungsänderung von bis zu 8% (je nach Ausmaß der Vorverformung), wenn sie über ihre so genannte Martensit/Austenit-Phasenumwandlungstemperatur erwärmt werden. Die SMA kann innerhalb der Kopfstütze in Drahtform eingebettet sein, um den gewünschten Betrag der Kontraktion oder Änderung in den Steifigkeitseigenschaften vorzusehen, wobei der Ausdruck „Draht” nicht einschränkend ist und andere geeignete geometrische Formen wie z. B. Kabel, Bündel, Litzen, Seile, Streifen etc. einschließen soll. Auch verlaufen SMA-Änderungen in eine Richtung, sodass ein Vorspannkraft-Rückstellmechanismus (z. B. eine Feder) innerhalb der Kopfstütze enthalten sein kann, um die SMA (und die Kopfstütze) in ihre Ausgangskonfiguration zurückzubringen, sobald das/die angewendete Feld/Wärme entfernt wird. Weitere Rückstellmechanismen können eine mechanische, pneumatische, hydraulische oder pyrotechnische Technologie umfassen oder auf einem der zuvor erwähnten intelligenten Materialien basieren.
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Geeignete Formgedächtnislegierungsmaterialien umfassen, sollen jedoch nicht beschränkt sein auf Legierungen auf Nickel-Titan-Basis, Legierungen auf Indium-Titan-Basis, Legierungen auf Nickel-Aluminium-Basis, Legierungen auf Nickel-Gallium-Basis, Legierungen auf Kupferbasis (z. B. Kupfer-Zinklegierungen, Kupfer-Aluminiumlegierungen, Kupfer-Gold- und Kupfer-Zinnlegierungen), Legierungen auf Gold-Cadmium-Basis, Legierungen auf Silber-Cadmium-Basis, Legierungen auf Indium-Cadmium-Basis, Legierungen auf Mangan-Kupfer-Basis, Legierungen auf Eisen-Platin-Basis, Legierungen auf Eisen-Palladium-Basis und dergleichen. Die Legierungen können binär, ternär oder von irgendeiner höheren Ordnung sein, vorausgesetzt, die Legierungszusammensetzung zeigt einen Formgedächtniseffekt wie z. B. eine Änderung der Formorientierung, Änderungen in der Fließgrenze und/oder der Biegemoduleigenschaften, des Dämpfungsvermögens, der Superelastizität und dergleichen. Die Wahl einer geeigneten Formgedächtnislegierungszusammensetzung ist von dem Temperaturbereich abhängig, in dem die Komponente arbeiten wird.
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Ferromagnetische SMAs zeigen schnelle maßliche Änderungen von bis zu mehreren Prozent in Ansprechen auf (und proportional zu der Stärke) ein(es) angelegtes(n) magnetisches(n) Feld(es). Die Änderungen sind Änderungen in eine Richtung und erfordern die Anwendung entweder einer Vorspannkraft oder einer Feldumkehr, um die ferromagnetische SMA in ihre Ausgangskonfiguration zurückzubringen. Ansonsten arbeitet die FSMA für die Absichten und Zwecke der vorliegenden Erfindung gleich wie eine SMA.
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Gleichermaßen sind Magnetostriktive Festkörper, die eine große mechanische Verformung entwickeln, wenn sie einem äußeren magnetischen Feld unterworfen sind. Dieses Magnetostriktionsphänomen ist auf die Rotationen der kleinen magnetischen Domänen in den Materialien zurückzuführen, die zufällig orientiert sind, wenn das Material nicht einem magnetischen Feld ausgesetzt ist. Die Formänderung ist am größten in ferromagnetischen oder ferrimagnetischen Festkörpern. Terfinol D ist die am besten erforschte Form eines Magnetostriktives. Magnetostriktive zeigen eine relative Hochfrequenztauglichkeit. Die Dehnung ist proportional zu der Stärke des angewendeten magnetischen Feldes. Diese Arten von Materialien kehren nach dem Entfernen des angewendeten Feldes in ihre ursprüngliche Abmessung zurück.
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Formgedächtnispolymere (SMPs) zeigen einen dramatischen Abfall im Modul, wenn sie über die Glasumwandlungstemperatur ihrer Bestandteile erwärmt werden, die eine niedrigere Glasumwandlungstemperatur aufweisen. Wenn eine Belastung/Verformung aufrechterhalten wird, während die Temperatur gesenkt wird, wird die verformte Form in dem SMP festgelegt sein, bis es ohne Belastung wieder erwärmt wird, wobei es unter dieser Bedingung in seine Gussform zurückkehren wird. Wenn sie erwärmt werden, nimmt ihr Modul um einen Faktor 30 oder mehr ab, und in diesem flexiblen Zustand könnte die gespeicherte Energie nicht länger durch das SMP blockiert werden und würde daher in dieser Weise freigesetzt, um zuzulassen, dass die vordere Fläche der Kopfstütze in Richtung des Kopfes des sitzenden Insassen ausgelenkt wird.
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Die meisten SMPs zeigen einen, Effekt „in eine Richtung”, wobei das SMP eine permanente Form aufweist. Im Allgemeinen sind SMPs phasengetrennte Copolymere, die zumindest zwei verschiedene Einheiten umfassen, welche so beschrieben werden können, dass sie verschiedene Segmente innerhalb des SMP definieren, wobei jedes Segment unterschiedlich zu den Gesamteigenschaften des SMP beiträgt Wie hierin verwendet, bezieht sich der Ausdruck „Segment” auf einen Block, einen Pfröpfling oder eine Sequenz desselben oder ähnlicher Monomer- oder Oligomereinheiten, die copolymerisiert sind, um das SMP zu bilden. Jedes Segment kann kristallin oder amorph sein und wird eine/n entsprechende/n Schmelzpunkt bzw. Glasumwandlungstemperatur (Tg) aufweisen. Der Ausdruck „Wärmeumwandlungstemperatur” wird hierin einfacherweise verwendet, um allgemein entweder auf eine Tg oder einen Schmelzpunkt Bezug zu nehmen, je nachdem, ob das Segment ein amorphes Segment oder ein kristallines Segment ist. Für SMPs, die (n) Segmente umfassen, kann gesagt werden, dass das SMP ein hartes Segment und (n-1) weiche Segmente aufweist, wobei das harte Segment eine höhere Wärmeumwandlungstemperatur aufweist als jedes weiche Segment. Somit weist das SMP (n) Wärmeumwandlungstemperaturen auf. Die Wärmeumwandlungstemperatur des harten Segments wird als die „letzte Umwandlungstemperatur” bezeichnet und die niedrigste Wärmeumwandlungstemperatur des so genannten „weichsten” Segments wird als die „erste Umwandlungstemperatur” bezeichnet. Es ist wichtig darauf hinzuweisen, dass, wenn das SMP mehrere Segmente aufweist, die durch dieselbe Wärmeumwandlungstemperatur, die auch die letzte Umwandlungstemperatur ist, gekennzeichnet sind, gesagt werden kann, dass das SMP mehrere harte Segmente aufweist.
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Wenn das SMP über die letzte Umwandlungstemperatur erwärmt wird, kann dem SMP-Material eine Form verliehen werden. Eine permanente Form für das SMP kann durch ein nachfolgendes Abkühlen des SMP unter diese Temperatur festgelegt oder ins Gedächtnis eingeprägt werden. Wie hierin verwendet, sind die Begriffe „ursprüngliche Form”, „vorher definierte Form” und „permanente Form” gleichbedeutend und sollen untereinander austauschbar verwendet werden. Eine temporäre Form kann festgelegt werden, indem das Material auf eine Temperatur erwärmt wird, die höher als eine Wärmeumwandlungstemperatur eines jeglichen weichen Segments ist, jedoch unter der letzten Umwandlungstemperatur liegt, eine äußere Spannung oder Belastung aufgebracht wird, um das SMP zu verformen, und es dann unter die bestimmte Wärmeumwandlungstemperatur des weichen Segments abgekühlt wird.
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Die permanente Form kann wiedererlangt werden, indem das Material, während die Spannung oder Belastung entfernt ist, über die bestimmte Wärmeumwandlungstemperatur des weichen Segments, jedoch unter die letzte Umwandlungstemperatur, erwärmt wird. Es sollte somit einzusehen sein, dass es durch Kombinieren mehrerer weicher Segmente möglich ist, mehrere temporäre Formen zu zeigen, und mit mehreren harten Segmenten kann es möglich sein, mehrere permanente Formen zu zeigen. In ähnlicher Weise kann bei Verwendung eines Ansatzes mit einer Schichtung oder einem Verbund eine Kombination aus mehreren SMPs Übergänge zwischen mehreren temporären und permanenten Formen zeigen.
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Für SMPs mit nur zwei Segmenten ist die temporäre Form des Formgedächtnispolymers bei der ersten Umwandlungstemperatur festgelegt, gefolgt von einem Abkühlen des SMP unter Belastung, um die temporäre Form einzusperren. Die temporäre Form wird beibehalten, solange das SMP unter der ersten Umwandlungstemperatur bleibt. Die permanente Form wird wiedererlangt, wenn das SMP wieder über die erste Umwandlungstemperatur gebracht wird. Ein Wiederholen der Erwärmungs-, Formgebungs- und Abkühlschritte kann die temporäre Form wiederholt zurückstellen.
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Wie zuvor erwähnt, zeigen die meisten SMPs einen Effekt „in eine Richtung”, wobei das SMP eine permanente Form aufweist. Beim Erwärmen des Formgedächtnispolymers über eine Wärmeumwandlungstemperatur des weichen Segments ohne Spannung oder Belastung wird die permanente Form erreicht und die Form wird nicht ohne die Verwendung äußerer Kräfte in die temporäre Form zurückkehren.
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Als eine Alternative können einige Formgedächtnispolymer-Zusammensetzungen derart hergestellt sein, dass sie einen Effekt „in zwei Richtungen” zeigen, wobei das SMP zwei permanente Formen zeigt. Diese Systeme umfassen mindestens zwei Polymerkomponenten. Zum Beispiel könnte eine Komponente ein erstes vernetztes Polymer sein, während die andere Komponente ein anderes vernetztes Polymer ist. Die Komponenten werden durch Schichtverfahren kombiniert oder sind Durchdringungsnetzwerke, wobei die zwei Polymerkomponenten vernetzt sind, allerdings nicht miteinander. Durch Ändern der Temperatur ändert das Formgedächtnispolymer seine Form in der Richtung einer ersten permanenten Form oder einer zweiten permanenten Form. Jede der permanenten Formen gehört zu einer Komponente des SMP. Die Temperaturabhängigkeit der gesamten Form ist in der Tatsache begründet, dass die mechanischen Eigenschaften einer Komponente („Komponente A”) beinahe unabhängig von der Temperatur in dem betreffenden Temperaturintervall sind. Die mechanischen Eigenschaften der anderen Komponente („Komponente B”) sind von der Temperatur in dem betreffenden Temperaturintervall abhängig. In einer Ausführungsform wird die Komponente B bei niedrigen Temperaturen im Vergleich mit der Komponente A stärker, während die Komponente A bei hohen Temperaturen stärker ist und die tatsächliche Form bestimmt. Eine Gedächtnisvorrichtung in zwei Richtungen kann hergestellt werden, indem die permanente Form der Komponente A („erste permanente Form”) festgelegt wird, die Vorrichtung zu der permanenten Form der Komponente B („zweite permanente Form”) verformt wird und die permanente Form der Komponente B fixiert wird, während eine Spannung aufgebracht wird.
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Es sollte für einen Fachmann einzusehen sein, dass es möglich ist, SMPs in vielen verschiedenen Gestalten und Formen auszugestalten. Die technische Ausführung der Zusammensetzung und Struktur des Polymers selbst kann die Wahl einer bestimmten Temperatur für eine gewünschte Anwendung zulassen. Zum Beispiel kann die letzte Umwandlungstemperatur je nach spezieller Anwendung zwischen etwa 0°C und etwa 300°C oder mehr betragen. Eine Temperatur für eine Formwiederherstellung (d. h. eine thermische Umwandlungstemperatur eines weichen Segments) kann über oder bei etwa –30°C liegen. Eine weitere Temperatur für eine Formwiederherstellung kann etwa 20°C oder mehr betragen. Eine weitere Temperatur für eine Formwiederherstellung kann etwa 70°C oder mehr betragen. Eine weitere Temperatur für eine Formwiederherstellung kann etwa 250°C oder weniger betragen. Eine noch weitere Temperatur für eine Formwiederherstellung kann etwa 200°C oder weniger betragen. Schließlich kann eine weitere Temperatur für eine Formwiederherstellung etwa 180°C oder weniger betragen. Geeignete Polymere zur Verwendung in den SMPs umfassen Thermoplaste, Duroplaste, Durchdringungsnetzwerke, halbdurchdringende Netzwerke oder gemischte Netzwerke aus Polymeren. Die Polymere können ein einziges Polymer oder eine Mischung von Polymeren sein. Die Polymere können lineare oder verzweigte thermoplastische Elastomere mit Seitenketten oder dendritischen Strukturelementen sein.
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Schließlich umfassen geeignete Polymerkomponenten zum Bilden eines Formgedächtnispolymers, sind jedoch nicht beschränkt auf Polyphosphazane, Polyvinylalkohole, Polyamide, Polyesteramide, Polyaminosäuren, Polyanhydride, Polycarbonate, Polyacrylate, Polyalkylene, Polyacrylamide, Polyalkylenglykole, Polyalkylenoxide, Polyalkylenterephthalate, Polyorthoester, Polyvinylether, Polyvinylester, Polyvinylhalogenide, Polyester, Polylaktide, Polyglykolide, Polysiloxane, Polyurethane, Polyether, Polyetheramide, Polyetherester, Polystyrol, Polypropylen, Polyvinylphenol, Polyvinylpyrrolidon, chloriertes Polybutylen, Polyoctadecylvinylether, Ethylenvinylacetat, Polyethylen, Polyethylenoxid-Polyethylenterephthalat, Polyethylen/Nylon (Pfropf-Copolymer), Polycaprolaktonpolyamid (Blockcopolymer), Polycaprolaktondimethacrylat-n-Butylacrylat, polyhedrales oligomeres Polynorbornylsilsequioxan, Polyvinylchlorid, Urethan/Butadien-Copolymere, Polyurethan-Blockcopolymere, Styrol-Butadienstyrol-Blockcopolymere und dergleichen und Kombinationen, die mindestens eine der vorhergehenden Polymerkomponenten umfassen. Beispiele für geeignete Polyacrylate umfassen Polymethylmethacrylat, Polyethylmethacrylat, Polybutylmethacrylat, Polyisobutylmethacrylat, Polyhexylmethacrylat, Polyisodecylmethacrylat, Polylaurylmethacrylat, Polyphenylmethacrylat, Polymethylacrylat, Polyisopropylacrylat, Polyisobutylacrylat und Polyoctadecylacrylat. Das/die zum Bilden der verschiedenen Segmente in den oben beschriebenen SMPs verwendete/n Polymer/e ist/sind entweder im Handel erhältlich oder kann/können unter Verwendung von Routine-Chemie synthetisiert werden Ein Fachmann kann die Polymere ohne weiteres unter Verwendung bekannter chemischer und Verarbeitungsverfahren ohne übermäßiges Experimentieren herstellen.
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II. Beispielhafte Kopfstützen und Verfahren zu deren Verwendung
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Wendet man sich den 1–6b zu, umfasst die bevorzugte Kopfstütze 10 allgemein eine Schale 12, die einen inneren Raum 14 definiert und zwischen ersten und zweiten Positionen, Formen oder sonstigen Konfigurationen schaltbar ist. Stärker bevorzugt weist die Kopfstütze 10 eine Vielzahl von selektiv erreichbaren zweiten Positionen auf. Ein Aktuator 16 mit einem aktiven Material ist innerhalb der Schale 12 oder eines Gestängesystems 18 angeordnet und antriebstechnisch damit verbunden, um so zu bewirken oder zu ermöglichen, dass die Schale 12 unabhängig betätigt wird. Wie in 1 gezeigt, umfasst die bevorzugte Kopfstütze 10 ein Polstermaterial 20 außerhalb der Schale 12 und mit dieser überlagernde Schichten bildend und eine äußere Abdeckung 20 (aus einem weichen langlebigen Material), die das Polstermaterial 20 umgibt, um die Gesamtform der Kopfstütze 10 zu definieren. Jeder frei liegende Abschnitt des Gestängesystems 18 ist aus ästhetischen Gründen, und um das Gestängesystem 18 zu verinnerlichen und Quetschpunkte zu eliminieren, bevorzugt in einer anpassbaren Abdeckung 24 (aus einem weichen langlebigen Material) eingeschlossen.
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Es ist allgemein bevorzugt, dass, wenn strukturelle Komponenten wie z. B. ein Gestängesystem 18, Stützsäulen 26 etc. vorhanden sind, zwei identische Komponenten in mechanischer Parallele verwendet werden, um unerwünschte Biege- und Drehbelastungen auf dem Gestängesystem 18, den Säulen 26 und der Kopfstütze 10 zu reduzieren. Darüber hinaus sind die Komponenten bevorzugt mit beiden Seiten der lateralen Mittelebene des Sitzes 100 und äquidistant von dieser gekoppelt. Die strukturellen Komponenten sollten strukturell ausgebildet sein, um einer äußeren dynamischen Belastung, z. B. vom Kopf eines Insassen während eines Unfallereignisses, standzuhalten.
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In einer beispielhaften Ausführungsform, die in 1 gezeigt ist, umfasst die Kopfstütze 10 ein Gestängesystem 18, das innerhalb des inneren Raumes 14 angeordnet ist; das Gestängesystem 18 umfasst einen Anker 28, der mit dem Sitz 100 fest gekoppelt ist, und ein selektiv ausfahrbares Element 30, das über zumindest ein Gelenk 32 fest oder bewegbar mit der Schale 12 gekoppelt und bewegbar mit dem Anker 28 gekoppelt ist. Der Aktuator 16 umfasst ein Element 34 aus einem aktiven Material, das antriebstechnisch mit dem Gestängesystem 18 gekoppelt ist, und einen federbelasteten Mechanismus (z. B. einer Torsionsfeder) 36, die mit der Schale 12 in Eingriff steht und betreibbar ist, um die Schale 12 in Richtung einer ersten Position vorzuspannen.
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Im Spezielleren ist das bevorzugte Element 30 über ein einzelnes Gelenk 32 fest mit der Schale 12 gekoppelt und verschwenkbar mit dem Anker 28 gekoppelt. Die Schale 12 als solche wird dazu gebracht, zwischen den Positionen zu verschwenken. Das Gestängesystem 18 umfasst bevorzugt einen Sperrmechanismus 38 (z. B. eine Verriegelung oder eine Arretierung etc.), der dazu dient, das Element 30 selektiv zurückzuhalten oder zu „sperren” wenn sich die Schale 12 in einer ausgefahrenen Position (Volllinie) befindet. Das Element 34 aus einem aktiven Material ist bevorzugt ein vorgestreckter (um bis zu 8%) Formgedächtnislegierungsdraht, der antriebstechnisch mit dem ausfahrbaren Element 30 und dem Anker 28 gekoppelt und um das Gelenk 32 herum gewickelt ist, um die Auslenkung zu maximieren. Somit zieht der Draht 34 die Schale 12 in eine ausgefahrene Position, wenn der Draht 34 aktiviert ist (d. h., einem Aktivierungssignal ausgesetzt ist, das ausreicht, um eine Zustandsumwandlung zu bewirken). Der Sperrmechanismus 38 hält die Schale 12 in der ausgefahrenen Position zurück, wenn der Draht deaktiviert ist. Der federbelastete Mechanismus 36 ist bevorzugt eine Torsionsfeder, die um das Gelenk 32 herum gewunden ist und die Schale 12 vorspannt, sodass die Feder 36, wenn der Sperrmechanismus 38 dazu gebracht wird, das Element 30 freizugeben, die Schale 12 in eine verstaute Position (Strichlinie) zieht. Andere Arten von Federn 36 umfassen Zug- oder Druckfedern, einseitig eingespannte Federn und Blattfedern. Die Schale 12 kann in vielen Positionen verstaut sein, ist aber bevorzugt in einer Vorwärtsrichtung (in den 1 und 3 als leerer Pfeil gezeigt) verstaut, um einen Insassen davon abzuhalten den Sitz 100 einzunehmen, wenn die Kopfstütze 10 nicht ausgefahren ist.
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In einer weiteren Ausführungsform definiert der Sitz einen Hohlraum 40 und die Schale 12 ist teilweise oder vollständig innerhalb des Hohlraumes 40 angeordnet, wenn sich die Kopfstütze 10 im verstauten Zustand befindet. Das Gestängesystem 18 umfasst eine Vielzahl von miteinander verbundenen Schienenteilstücken 18, Teleskopstäben oder miteinander verbundene Elemente, um eine verschiebbare translatorische Bewegung zu bewirken und somit die Schale 12 herauszuziehen oder zurückzuziehen. Das Gestängesystem 18 umfasst ferner zumindest einen Anschlag 44, der ausgebildet ist, um mit den Teilstücken 18 in Eingriff zu stehen, um dadurch eine weitere Bewegung zu verhindern, wenn es sich in der vollständig ausgefahrenen Position befindet. Der Aktuator 16 umfasst ferner einen Sperrmechanismus 38, der dazu dient, die Kopfstütze 10 selektiv in einer der Vielzahl von erreichbaren Positionen zurückzuhalten oder zu „sperren”.
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Wie in den 2–2b gezeigt, besteht das Gestängesystem 18 bevorzugt aus drei verschiebbar miteinander verbundenen Schienenteilstücken 18, wobei ein unteres Teilstück 42a fest mit dem Sitz 100 verbunden ist, und umfasst zwei Seitenschienen 46, die eine Vielzahl von Vertiefungen 48 (2a, b) definieren, wobei das mittlere Teilstück 42b verschiebbar mit dem unteren Teilstück 42a und dem oberen Teilstück 42c verbunden ist und das obere Teilstück 42c bevorzugt fest mit der Schale 12 gekoppelt ist. Überdies verwendet das Gestängesystem 18 bevorzugt Reibungsminderer 50 wie z. B. Rollen (2), Kugellager oder ein Schmiermittel (z. B. Fett) zwischen den sich bewegenden Flächen.
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2a zeigt einen unteren Knopf 52a und einen oberen Knopf 52b, die fest mit dem mittleren Teilstück 42b bzw. dem oberen Teilstück 42c angebracht sind, und Formgedächtnisdrähte 34, die fest an dem unteren Teilstück 42a und dem mittleren Teilstück 42b angebracht und um den mittleren Knopf 52a bzw. den oberen Knopf 52b herum gewickelt sind, um zwei Bogensehnenkonfigurationen zu schaffen, um so die durch eine Aktivierung bewirkte Auslenkung zu vergrößern. Der Aktuator 16 umfasst ferner zwei Druckfedern 36, welche das untere Teilstück 42a und das mittlere Teilstück 42b und das mittlere Teilstück 42b und das obere Teilstück 42c miteinander verbinden und zusammengedrückt oder „belastet” sind, wenn sich die Kopfstütze 10 in einer verstauten Position befindet (2b).
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Schließlich ist der Sperrmechanismus 38 bevorzugt eine federbelastete Verriegelung 38, die verschwenkbar an dem oberen Schienenteilstück 42c angebracht ist und eine Zacke 54 umfasst, die in Richtung einer der Vielzahl von Vertiefungen 48 vorgespannt ist und mit dieser in Eingriff steht, wenn sich die Kopfstütze 10 im verstauten Zustand befindet (2b). Ein weiteres Element 56 aus einem aktiven Material (z. B. ein Seil) verbindet die Verriegelung 38 und das obere Teilstück 42c miteinander und ist betreibbar, um die Zacke 54 selektiv aus der Vertiefung 48 auszurücken, wenn es aktiviert wird. Wenn das Seil 56 deaktiviert wird, verschwenkt die federbelastete Verriegelung 38 und bewirkt, dass die Zacke 54 in die Vertiefung 48 eingreift, sodass die Vertiefung 48 das obere Teilstück 42c in Position hält.
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Das Seil 56 ist bevorzugt ein Formgedächtnislegierungsdraht 56 auf der Basis handelsüblicher Formgedächtnislegierungen, der um bis zu 8 vorgestreckt ist, um einen Durchhang zu vermeiden und eine sofortige Wirkung vorzusehen. Die Länge des Drahtes 56 ist bevorzugt derart gewählt, dass, wenn er teilweise (z. B. zu 50%, stärker bevorzugt zu 25%, am stärksten bevorzugt zu 10%) aktiviert ist (z. B. durch thermische Erwärmung und dergleichen), die Änderung in der Länge bewirkt, dass die Zacke 54 vollständig aus der Vertiefung 48 ausrückt. Die Vielzahl der Vertiefungen 48, in die eingegriffen werden kann, ermöglicht es, die Kopfstütze 10 in einer Vielzahl von Positionen zu sperren. Somit werden, um die Kopfstütze 10 zu verstauen, die Drähte 34 aktiviert, um die Schale 12 zurückzuziehen. Das Verriegelungsseil 56 wird deaktiviert, um die Kopfstütze 10 im verstauten Zustand zu sperren. Um die Kopfstütze 10 auszufahren, wird das Verriegelungsseil 56 aktiviert, um das Gestängesystem 18 freizugeben, und die zusammengedrückten Federn 36 ziehen die Schale 12 in den ausgefahrenen Zustand aus.
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In einer weiteren Ausführungsform umfasst die Kopfstütze 10 ein viergliedriges Gestängesystem oder Viergelenkgetriebe, welches es ermöglicht, dass die Schale 12 eine komplexere Bewegung zwischen den Positionen erreichen kann. Das viergliedrige Gestängesystem 18 umfasst ein Fixierglied 58 und zwei fixierte (Schwenk-)Glieder 60. Ein optionales Kopplungsglied 62 (bevorzugt) ist umfasst und fest an der Schale 12 angebracht und verschwenkbar an den beiden fixierten Gliedern 60 angebracht; alternativ sind die fixierten Glieder 60 verschwenkbar an der Schale 12 angebracht und das Kopplungsglied 62 ist weggelassen.
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Der Aktuator 16 umfasst ein zweites Element 64b aus einem aktiven Material, das antriebstechnisch mit dem viergliedrigen Gestängesystem 18 gekoppelt ist, um antagonistisch mit einem ersten Element 64a gepaart zu werden, sodass das zweite Element 64b aus einem aktiven Material betrieben wird, um das Gestängesystem 18 selektiv in die erste Position zurückzubringen. Wie in 3 gezeigt, ist das viergliedrige Gestängesystem 18 bevorzugt ein paralleles viergliedriges Gestängesystem, das es der Schale 12 ermöglicht, sich zwischen den Positionen translatorisch zu bewegen ohne zu verschwenken. Die Elemente 64a, b sind bevorzugt vorgestreckte Formgedächtnisdrähte, wie oben beschrieben.
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In einer noch weiteren Ausführungsform umfasst die Kopfstütze 10 eine anpassbare Schale 12, die eine erste geometrische Form definiert (4a), einen Aktuator 16 und ein zusammenziehbares Gestängesystem 18, das bewirkt, dass sich die Schale 12 in eine zweite Form umwandelt (4b), wenn es zusammengezogen wird. Die erste Form definiert einen ausgefahrenen Zustand und verdrängt ein größeres Volumen als die zweite Form, die einen verstauten Zustand definiert. Die Kopfstütze 10 umfasst ferner zumindest eine Stützsäule 26, die fest mit dem Sitz und der Schale 12 gekoppelt ist. Die Schale 12 definiert zumindest eine Falte 66, wenn sie sich im verstauten Zustand befindet.
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Im Spezielleren ist das Gestängesystem 18 bevorzugt ein Scherenmechanismus 18 mit einer Grundplatte 68 und einer ausfahrbaren Platte 70, die fest mit der Schale 12 gekoppelt ist, und einer Vielzahl von Zwischenelementen 72, welche die Grundplatte 68 und die ausfahrbare Platte 70 miteinander verbinden. Die Grundplatte 68 ist bevorzugt feststehend, wohingegen die ausfahrbare Platte 70 betrieben wird, um durch die Zwischenelemente 72 ausgefahren und zurückgezogen zu werden. Der Aktuator 16 umfasst ein erstes und ein zweites Element 64a, b aus einem aktiven Material, die antriebstechnisch mit den Zwischenelementen 72 gekoppelt und antagonistisch gepaart sind, sodass das erste Element 64a betrieben wird, um zu bewirken, dass das Gestängesystem 18 den zweiten Zustand erreicht (4b), und das zweite Element 64b aus einem aktiven Material wird betrieben, um das Gestängesystem 18 selektiv in den ersten Zustand zurückzubringen (4a). Die Schale 12 definiert bevorzugt eine Vielzahl von Falten 66, um so balgartige oder ziehharmonikaartige laterale Seiten aufzuweisen, wenn die Kopfstütze 10 verstaut ist.
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In einer Variante der vorhergehenden Ausführungsform umfasst das Gestängesystem 18 einen zwischengeschalteten Anker 28, Zwischenelemente 72 und ein ausfahrbares Element 30 sowie ein Element 34 aus einem aktiven Material und einen federbelasteten Mechanismus 36, der antriebstechnisch mit dem ausfahrbaren Element 30 gekoppelt ist. Der federbelastete Mechanismus 36 spannt die Schale 12 in einen zweiten (verstauten) Zustand vor (5b), in dem die Schale 12 eine Falte 66 definiert. Wenn das Element 34 aktiviert wird, verschwenkt das ausfahrbare Element 30 und bewirkt, dass sich die Zwischenelemente 72 nach außen ausdehnen und die Schale 12 ausfüllen, um das Gestängesystem 18 in einen ersten (ausgefahrenen) Zustand zurückzubringen (5a). Wie in den 5a, b gezeigt, verschwenkt das ausfahrbare Element 30 bevorzugt über ein Gelenk 32, welches verschwenkbar mit dem Anker 28 gekoppelt ist, wobei das Element 34 aus einem aktiven Material bevorzugt ein Formgedächtnisdraht 34 ist, der um das Gelenk 32 herum gewickelt ist, und der federbelastete Mechanismus 36 bevorzugt eine Torsionsfeder 36 ist, die um das Gelenk 32 herum gewunden ist.
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In einer weiteren Ausführungsform definiert die Schale 12 eine Innenfläche 74. Der Aktuator 16 umfasst zumindest ein Element 34 aus einem aktiven Material, zumindest einen federbelasteten Mechanismus 36 und zumindest eine Formgedächtnispolymerschicht 76, die innerhalb des Raumes 14 angeordnet ist und an die Innenfläche 74 angepasst und an/in dieser angebracht/eingebettet ist. Die Schale 12 weist eine erste Form (6a) auf und die Schicht 76 ist betreibbar, um selektiv zu bewirken, dass die Schale 12 eine zweite Form (6b) erreicht, wenn die Schicht 76 aktiviert und einer Belastung unterworfen wird. Das Element 34 ist betreibbar, um die Belastung aufzubringen, wenn es aktiviert wird. Wenn sie bei Nichtvorhandensein einer Last aktiviert wird, bringt die Schicht 76 die Schale 12 in die erste Form zurück.
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Die 6a, b zeigen einen Aktuator 16 mit zwei Schichten 76, die sich an gegenüberliegende Seiten der Innenfläche 74 anpassen, drei Formgedächtnisdrähten 34, welche die zwei Schichten 76 miteinander verbinden, und einer Druckfeder 36, welche die Oberseite und die Unterseite der Innenfläche 74 miteinander verbindet. Wenn sowohl die Drähte 34 als auch die Schichten 76 aktiviert werden, ziehen die Drähte 34 die Schichten 76 an den Verbindungspunkten nach innen und bewirken, dass sich Falten 66 an den lateralen Seiten bilden, und drücken die Federn 36 zusammen, wodurch die zweite (verstaute) Form erreicht wird (6b). Wenn nur die Schichten 76 reaktiviert werden, dehnt sich die Feder 36 aus und die Schichten 76 kehren in ihre ursprüngliche Form zurück, um die Drähte 34 zu strecken und zu bewirken, dass die Schale 12 in die ursprüngliche (ausgefahrene) Form zurückkehrt (6a).
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Es ist allgemein einzusehen, dass eine Leistungsquelle 78 kommunikativ mit dem Aktuator 16 gekoppelt und betreibbar ist, um das Aktivierungssignal zu erzeugen (1). In einer Automobilanwendung kann die Quelle 78 z. B. das Fahrzeugladesystem oder ein Kondensator (nicht gezeigt) sein, der betreibbar ist, um eine ausreichende Entladung von Energie zu bewirken.
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Der Aktuator 16 kann selbstständig oder bei Bedarf ausgelöst werden. Bezüglich des Ersteren wird der Aktuator 16 ausgelöst, wenn ein Zustand zum Ausfahren, Verstauen oder anderweitigen Bewegen/Umwandeln der Kopfstütze 10 bestimmt wird. Die Kopfstütze 10 kann z. B. ausgebildet sein, um einen Gangwechsel nach retour, eine Belastungsänderung auf Grund des Einnehmens oder Freimachens des Sitzes 100, eine dynamische Belastung des Insassen, die durch die Trägheitsübertragung während eines plötzlichen Anhalte/Unfallereignisses oder eines anderen bestimmten Zustandes vor einem Unfall des Fahrzeuges erzeugt wird, ein Türöffnungs- oder -schließereignis oder ein Sicherheitsgurt-Anlege/Entriegelungsereignis zu detektieren. Als solche können der Controller 80 und der Sensor 82 kommunikativ mit dem Aktuator 16 und der Quelle gekoppelt sein (1). Der Controller 80 und der Sensor 82 sind zusammenwirkend ausgebildet, um zu bewirken, dass der Aktuator 16 dem Signal ausgesetzt wird. Typen von Sensoren 82 umfassen, sind jedoch nicht beschränkt auf Positionssensoren, Drucksensoren, Wegsensoren, Geschwindigkeitssensoren und Beschleunigungsmesser. Der Sensor 82 kann in dem/der oder um den/die Sitz 100, Kopfstütze 10, Tür und Sicherheitsgurt (nicht gezeigt) herum angeordnet sein. Es ist einzusehen, dass in einem weiteren Aspekt der Erfindung ein Sitzpositionsspeicher-Wählschalter verwendet werden könnte, um die Kopfstütze 10 selbstständig zu positionieren, um sie für einen gegebenen Insassen (nicht gezeigt) passend zu machen.
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Im Hinblick auf eine Aktivierung bei Bedarf kann der Aktuator 16 ausgelöst werden, wenn eine Benutzereingabe von einer Eingabevorrichtung 84 (3) empfangen wird. Der Fahrer (nicht gezeigt) kann z. B. die Wahl treffen, die nicht gebrauchte Kopfstütze 10 zum besseren Fahren durch Drücken eines Knopfes zu verstauen oder ein Insasse kann einen Kippschalter drücken, um zu einer zusätzlichen Kopfunterstützung zu kommen. Als solche können der Controller 80 und die Eingabevorrichtung 84 kommunikativ mit dem Aktuator 16 und der Quelle 78 gekoppelt sein (3). Der Controller 80 und die Eingabevorrichtung 84 sind zusammenwirkend ausgebildet, um zu bewirken, dass der Aktuator 16 dem Signal ausgesetzt wird. Typen von Eingabevorrichtungen 84 umfassen, sind jedoch nicht beschränkt auf einen Schalter, einen Fahrtrichtungsanzeiger, ein Türschloss, einen Druckknopf, einen Kippschalter und einen Gangschalthebel (nicht gezeigt). Die Eingabevorrichtung 84 kann an oder in dem Sitz 100, der Kopfstütze 10, einer Tür, dem Armaturenbrett, einer Konsole, dem Lenkrad, dem Gangschalthebel etc. (nicht gezeigt) angeordnet sein. Analog zu der Sitzpositionsspeicher-Wahl könnte ein voreingestelltes Insassenerkennungsmerkmal verwendet werden, um die Kopfstütze 10 nach Bedarf zu positionieren.
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Schließlich kann es erwünscht sein, den Aktuator 16 anzuleiten, die Erfindung, insbesondere das Element 34 aus einem aktiven Material, und einen Insassen (nicht gezeigt) vor unerwünschten Werten von Kraft-, Wärme-, Strom-, Biege-, Ermüdungs-, Spannungs-, Deformations- oder anderen Variablen zu schützen. Zu diesem Zweck kann ein Lastbegrenzungsmechanismus 84 kommunikativ mit dem Element 34 aus einem aktiven Material gekoppelt sein, um einen unerwünschten Variablenwert zu detektieren. In einer bevorzugten Ausführungsform ist ein piezoelektrischer Sensor 86 kommunikativ mit dem Element 34 aus einem aktiven Material und einem Controller 80 gekoppelt (5a, b), und der Sensor 86 und der Controller 80 sind zusammenwirkend betreibbar, um eine starke Verformung, die eine unerwünschte Belastung anzeigt, an dem Aktuator 16 zu detektieren, wenn ein Gegenstand oder ein Körperteil des Bedieners (nicht gezeigt) den Weg der Kopfstütze 10 versperrt, und selbstständig die Bewegung/Umwandlung der Kopfstütze 10 zu beenden.
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Während die Offenlegung unter Bezugnahme auf eine beispielhafte Ausführungsform beschrieben wurde, wird für den Fachmann einzusehen sein, dass verschiedene Änderungen vorgenommen werden können und Elemente davon durch Äquivalente ersetzt werden können, ohne von dem Schutzumfang der Offenlegung abzuweichen. Darüber hinaus können zahlreiche Abwandlungen vorgenommen werden, um ein/e bestimmte/s Situation oder Material für die Lehre der Offenlegung geeignet zu machen, ohne von ihrem wesentlichen Schutzumfang abzuweichen. Die Offenlegung soll daher nicht auf die spezielle Ausführungsform beschränkt sein, die als die beste Art der Ausführung der Offenlegung betrachtet wird, sondern die Offenlegung wird alle Ausführungsformen umfassen, die in den Schutzumfang der beiliegenden Ansprüche fallen. Die weitere Beschreibung, Erklärung und beispielhafte Ausführungsformen, die durch die verschiedenen hierzu beigelegten Anlagen geboten werden, sind hiermit durch Bezugnahme als beispielhafte und nicht einschränkende Lehren der vorliegenden Erfindung aufgenommen.
