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Die vorliegende Erfindung betrifft eine verstellbare Kopfstützenanordnung für einen Kraftfahrzeugsitz.
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Kopfstützen sind in Kraftfahrzeugen ein wesentlicher Bestandteil des passiven Sicherheitssystems und dienen der Verminderung von Krafteinwirkungen auf die Halswirbelsäule bei plötzlicher Veränderung der Fahrzeugbewegung, insbesondere bei einem Verkehrsunfall. Zusätzlich zur Verbesserung der Sicherheit der Fahrzeuginsassen dienen Kopfstützen auch der Erhöhung des Komforts.
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Damit die Kopfstützen diese Funktionen übernehmen und hinsichtlich ihrer Position individuell an unterschiedliche Fahrzeuginsassen angepasst werden können, sind sie in der Regel einstellbar vorgesehen. Hinsichtlich der Einstellmöglichkeiten sind eine Vielzahl von Ausführungsformen und Varianten bekannt.
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Üblicherweise sind die Kopfstützen zumindest höhenverstellbar ausgeführt und mechanisch in unterschiedlichen Positionen verrastet gehalten. Hierzu weisen die Kopfstützen Tragstangen mit Raststellen sowie eine gepolsterte Tragstruktur auf, die in entsprechenden Aufnahmen des Kraftfahrzeugsitzes gehalten sind.
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Weiterhin lassen sich bekannte Kopfstützen häufig zusätzlich hinsichtlich ihrer Neigung einstellen. Bekannt sind auch Ausführungsvarianten die eine kombinierte Einstellung in der Höhe und in der Länge/Tiefe, d.h. Abstand der gepolsterten Tragstruktur in x- Richtung in Bezug auf den Kopf des Fahrzeuginsassen, aufweisen. Kopfstützen mit einer derartigen kombinierten Einstellmöglichkeit sind aus der
DE 10 2015 013 362 A1 und der
DE 10 2012 003 367 A1 bekannt.
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Sowohl die Höhenverstellung als auch die Einstellung in der Länge/Tiefe kann manuell als auch elektrisch betätigbar erfolgen.
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Insbesondere ist es wesentlich eine individuelle Anpassung an unterschiedliche Insassen zu erreichen. Des Weiteren sollen die Herstellung und Montage der Kopfstützen einfach und kostengünstig sein.
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Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher eine elektrisch betätigbare Kopfstützenanordnung für ein Kraftfahrzeug derart weiterzubilden, dass diese sicher, einfach und schnell an in eine für den Fahrzeuginsassen optimale Position verstellbar und hinsichtlich der Herstellung und Montage einfach aufgebaut und kostengünstig realisierbar ist.
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Diese Aufgabe löst die vorliegende Erfindung mit den im Anspruch 1 genannten Merkmalen.
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Die Kopfstützenanordnung zeichnet sich insbesondere weiterhin dadurch aus, dass sie wenige Einzelteile aufweist, so dass die Herstellung sehr kostengünstig und die Montage schnell ausführbar ist. Aufgrund der reduzierten Bauteile kann die Kopfstützenanordnung hinsichtlich des Gewichts sehr leicht ausgeführt werden.
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Durch die Anordnung der ersten und zweiten Antriebseinheit mit Stellmotoren, insbesondere Elektromoren an dem Kopfstützenkastenträger im Aufnahmeraum des Kopfstützenkastens, kann die erfindungsgemäße Kopfstützenanordnung einfach an eine bestehende Rückenlehnenstruktur eines Kraftfahrzeugsitzes angepasst werden.
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Insgesamt weist die erste Antriebseinheit zur horizontalen Verstellung nur zwei Führungen, zwei Zahnstangen und korrespondierende Zahnräder zur Verstellung der Kopfstützenanordnung auf. Hierdurch werden Bauteile reduziert. Die Stellmotoren übertragen die Drehbewegung direkt- ohne Zwischenschaltung einer Spindel - auf die Antriebswelle, deren Ritzel mit den Zahnrädern kämmt, wodurch auf weitere Bauteile im Kraftfluss verzichtet werden kann.
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Die Längsrichtung entspricht der x-Richtung und definiert die Einstellbarkeit in der Länge. Die Querrichtung entspricht der y-Richtung. Die Hochrichtung entspricht der z-Richtung und definiert die Höheneinstellung in der Beschreibung und den zugeordneten Zeichnungen. Als Vorderseite wird in der nachfolgenden Beschreibung die zur Fahrtrichtung des Kraftfahrzeugs weisende Seite verstanden. Üblicherweise ist zumindest die zur Vorderseite weisende Seite der Kopfstütze mit einem Bezug versehen und gepolstert ausgeführt. Die Rückseite weist zum Heckbereich des Kraftfahrzeugs.
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Die vorliegende Erfindung wird nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen beschrieben, wobei auf die anhängenden Zeichnungen Bezug genommen wird. Darin zeigen:
- 1 eine perspektivische Vorderansicht einer erfindungsgemäßen Kopfstützenanordnung,
- 2 die erfindungsgemäße Kopfstützenanordnung eines Kraftfahrzeugsitzes in einer Explosionsdarstellung,
- 3 eine vergrößerte perspektivische Darstellung des Kopfstützenkastenträgers sowie der horizontalen Führung,
- 4 eine Darstellung des Zusammenbaus Kopfstützenkastenträger, Kopfstützenstangen, vertikale Führung und Spindel; und
- 5 eine Detaildarstellung der Spindel mit Spindelmutter und der entsprechenden Befestigung an der Kopfstützenstange.
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Die erfindungsgemäße Kopfstützenanordnung 1 für einen Kraftfahrzeugsitz ist in der 1 in einer Vorderansicht im zusammengebauten Zustand und in der 2 den wesentlichen Bauteilen mit in einer Explosionsdarstellung schematisch abgebildet und umfasst im Wesentlichen zwei Kopfstützenstangen 3, einen Kopfstützenkasten mit einem vorderen Kopfstützenkastenelement 4 mit Kopfanlageteil, einem hinteren Kopfstützenkastenelement 5, einen Kopfstützenkastenträger 2 mit vertikalen Führungen 12 für die Kopfstützenstangen 3 und horizontalen Führungen 10, einem horizontalen Führungselement 11, einer ersten Antriebseinheit (Spindelantrieb 16, 17, 18) für eine elektrisch betätigbare Verstellung in vertikaler Richtung, einer zweiten Antriebseinheit (Zahnstangenantrieb 6, 9, 13) für eine elektrisch betätigbare Verstellung in x-Richtung.
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Die Kopfstützenstangen 3 sind parallel zueinander beabstandet an der Rückenlehnenstruktur eines Fahrzeugsitzes oder einer Sitzanlage angebunden. Die Anbindung wird üblicherweise als Rastverbindung ausgeführt, die eine schnelle Montage und sichere Anbindung der Kopfstützenanorndnung ermöglicht. Hierfür weisen die Kopfstützenstangen im unteren Endbereich Raststellen auf.
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Zur individuellen Anpassung an unterschiedliche Insassen ist der Kopfstützenkasten mit Kopfanlageteil höhenverstellbar über eine erste Antriebseinheit ausgeführt. Hierfür ist der Kopfstützenkasten an dem Kopfstützenkastenträger 2 angebunden, wobei der Kopfstützenkastenträger 2 wie nachfolgend näher erläutert in z-Richtung verstellbar an den Kopfstützenstangen 3 angebunden ist. Des Weiteren ist der Kopfstützenkasten mit Kopfanlageteil in der Horizontalen hinsichlich der Länge d.h. der x-Richtung über eine zweite Antriebseinheit einstellbar ausgeführt. Hierfür kann der Kopfstützenkasten hinsichtlich seiner Position in x-Richtung relativ zu dem Kopfstützenkastenträger verstellt werden. Diese Einstellmöglichkeiten sind in den Figuren mit entsprechenden Doppelpfeilen PF1 (vertikale Verstellung), PF2 (horizontale Verstellung) dargestellt. In der Gebrauchsposition ist die Kopfstützenanordnung hinsichtlich der Höheneinstellung und der Längeneinstellung fix und kann nicht verstellt werden.
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Der zweiteilig ausgeführte Kopfstützenkasten umfasst ein vorderes Kopfstützenkastenelement 4 mit Kopfanlageteil sowie ein hinteres Kopfstützenkastenelement 5. Zumindest das nach vorne weisende Kopfanlageteil ist mit einem Bezug und einem Polster versehen. Diese nach vorne gerichtete Seite V des vorderen Kopfstützenkastenelementes 4 ist vorzugsweise leicht konkav ausgeführt. Vorderes Kopfstützenkastenelement 4 ist vorzugsweise als rechteckiges plattenförmiges Element, hinteres Kopfstützenkastenelement 5 ist im Wesentlichen als rechteckig ausgeformte Gehäusehalbschale ausgeformt und bildet einen Aufnahmeraum A. Als Material für die beiden Elemente wird vorzugsweise ein Kunststoffmaterial verwendet. Vorderes und hinteres Kopfstützenkastenelement werden bei der Montage der Kopfstützenanordnung über randseitig umlaufende Rastverbindungsstellen zu dem Kopfstützenkasten gefügt. Im Gehäuseinneren nimmt der Kopfstützenkasten K den oberen Endbereich der Kopfstützenstangen 3, den Kopfstützenkastenträger 2 mit Führungen und erster und zweiter Antriebseinheit auf.
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Der Kopfstützenkastenträger 2 ist vorzugsweise aus einem Kunststoffmaterial in einem Spritzgussverfahren hergestellt, und umfasst einen ersten Abschnitt 21 zur Aufnahme bzw. Anbindung der ersten Antriebseinheit und einen zweiten Abschnitt 22 zur Aufnahme bzw. Anbindung der zweiten Antriebseinheit. Wie man es aus der Zeichnung der 2 erkennen kann, sind der erste Abschnitt 21 auf der linken Seite im Aufnahmeraum und der zweite Abschnitt 22 auf der rechten Seite des Aufnahmeraums A angeordnet. Des Weiteren umfasst der Kopfstützenkastenträger im Bereich des zweiten Abschnitts die Führungen 10 sowie in y Richtung randseitig angeordnete vertikale Führungen 12. Die vertikalen Führungen 12 sind im Wesentlichen als Führungshülsen ausgeführt und umfassen in vertikaler Richtung jeweils vier um 180° versetzt zueinander angeordnete Halbschalen 121. In den vertikalen Führungen 12 sind die Kopfstützenstangen 3 gleitend gelagert, wodurch eine verschiebliche Lagerung des Kopfstützenkastenträgers 2 in Bezug auf die Kopfstützenstangen 3 in z-Richtung möglich ist.
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Die Kopfstützenanordnung umfasst ein horizontales Führungselement 11, welches an der Innenseite des vorderen Kopfstützenkastenelementes angebunden, vorzugsweise angeschraubt ist. Alternativ kann das horizontale Führungselement 11 auch an dem hinteren Kopfstützenkastenelement angebunden sein. Das horizontale Führungselement weist zwei parallel zueinander in x-Richtung sich erstreckende Führungsschienen 6 auf, die über einen Verbindungssteg 61 miteinander verbunden sind. Der Verbindungssteg dient der oben beschriebenen Anbindung an das vordere Kopfstützenkastenelement 4. Vorteilhafterweise zur einfacheren Montage sind Verbindungssteg 61 und die beiden Führungsschienen 6 einstückig ausgeformt.
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Die vertikale Verstellung erfolgt über die erste Antriebseinheit, die im Wesentlichen eine Spindel 17, eine Spindelmutter 18 und einen ersten als Elektromotor ausgeführten Stellmotor 16 umfasst. Im ersten Abschnitt 21 des Kopfstützenkastenträgers 2 ist die Spindel 17 angeordnet, wobei die Längsachse der Spindel in z-Richtung verlaufend ausgerichtet ist. Der obere Endabschnitt 17a der Spindel 17 ist an einem mit einer Kopfstützenstange 3 fest verbundenen Tragelement 15 drehbar gelagert. Aus der Zeichnung kann man ersehen, dass das Tragelement 15 ausgehend von der einen Kopfstützenstange 3 in y-Richtung verlaufend in den Zwischenraum zwischen die Kopfstützenstangen ragt. Die Spindel 17 treibt die an dem Tragelement 15 angeordnete Spindelmutter 18 an, so dass bei einer Drehung der Spindel 17 über die Spindelmutter 18 der Kopfstützenkastenträger 2 in vertikaler Richtung längs der Kopfstützenstangen 3 auf - und ab bewegbar ist. Der als Elektromotor ausgeführte Stellmotor 16 ist im ersten Abschnitt angeordnet und treibt die Spindel 17 nach entsprechender Ansteuerung zu einer Drehbewegung in die Drehrichtungen D1 bzw. D2 an. Mittels des Elektromotors, der Spindel 17 und der Spindelmutter 18 wird demnach die vertikale Verstellbewegung des Kopfstützenkastenträgers 2 und in Folge dessen des Kopfstützenkastens 3 bewirkt.
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Die horizontale Verstellung erfolgt über die zweite Antriebseinheit. Diese umfasst zwei Zahnstangen 7, die auf den einander zugewandten Flächen der Führungsschienen 6 ausgeführt sind. Die Führungsschienen 6 sind durch horizontale Führungen 10 im Kopfstützenkastenträger 2 geführt. In den Führungen 22 liegen die Führungsschienen 6 mit ihren den Zahnstangen 7 gegenüberliegenden Flächen gleitend an. Die Zahnstangen 7 stehen mit einem auf dem Kopfstützenkastenträger gelagerten Zahnradpaar 9 in Wirkverbindung, die ebenfalls der zweiten Antriebseinheit zugeordnet sind. Das Zahnradpaar 9 weist zwei gleiche Zahnräder auf, die über umfangseitig eingebrachte Zähne mit einem auf einer Antriebswelle angeordneten Zahnritzel in Wirkverbindung stehen. Die Lagerung der Zahnräder 9 erfolgt über in y-Richtung sich erstreckende parallel zueinander ausgerichtete Achsen im Kopfstützenkastenträger 2. Diese Lagerung ist in den Zeichnungen nicht näher dargestellt. Die obenstehend beschriebene Wirkverbindung zwischen Zahnstangen 7, Zahnradpaar 9 und Antriebswelle mit Ritzel ist derart, dass bei einem Antrieb der Antriebswelle die Zahnräder in eine gegensinnige rotatorische Bewegung versetzt werden, die über die Zahnstangen 7 in eine translatorische Bewegung in x-Richtung umgesetzt werden. Der Antrieb der Antriebswelle der zweiten Antriebseinheit erfolgt über einen als Elektromotor ausgeführten Stellmotor 13. Der Elektromotor ist ebenfalls an dem Kopfstützenkastenträger 2 im zweiten Bereich 22 angebunden.
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Die Elektromotoren sind als Baugruppe mit einer dem Motor zugeordneten Getriebeeinheit ausgeführt. Elektromotor und Getriebeeinheit sind dabei vorzugsweise in einem gemeinsamen Gehäuse angeordnet. Die zugeordnete Getriebeeinheit ist selbsthemmend. Aufgrund der Selbsthemmung der den Elektromotoren zugeordneten Getriebeeinheiten wird der Kopfstützenkasten in der Gebrauchsposition, d.h. in einer hinsichtlich Höhe und Länge eingestellten Position arretiert gehalten. Diese Selbsthemmung wirkt auch im Crashfall einer Verstellung entgegen.
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Beide Elektromotoren sind an einen Kabelbaum des Kraftfahrzeugsitzes angeschlossen und können durch eine Kontrolleinheit angesteuert werden.
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Zwecks Einstellung und Verstellung der Höhe und/oder Länge der Kopfstützenanordnung muss der Insasse entsprechende Steuerschalter/-knöpfe drücken, wobei diese Signale an die Kontrolleinheit zur Ansteuerung der entsprechenden Stellmotoren übermittelt werden.
