DE10215137A1

DE10215137A1 - Kopfstütze für einen Fahrzeugsitz

Info

Publication number: DE10215137A1
Application number: DE10215137A
Authority: DE
Inventors: Bernd Kraemer; Alfred Scholl; Jan Thunnissen
Original assignee: Johnson Controls GmbH
Current assignee: Johnson Controls GmbH
Priority date: 2002-02-05
Filing date: 2002-04-05
Publication date: 2003-08-14
Anticipated expiration: 2022-04-06
Also published as: US20050077762A1; DE10215137B4

Abstract

Bei einer mit der Rückenlehne (5) eines Fahrzeugsitzes verbundenen Kopfstütze ist ein relativ zum Grundkörper (1) der Kopfstütze lageveränderliches Polstersegment (9) im Falle eines Unfalls unter der Wirkung einer Krafterzeugungseinrichtung aus der Gebrauchsstellung zum Kopf (10) des Sitzinsassen hin in eine Sicherheitsstellung verlagerbar und mittels einer Feststelleinrichtung in dieser arretierbar. Die Feststelleinrichtung umfaßt erfindungsgemäß ein Teleskop (11), das sich einerseits am Grundkörper (1) abstützt und andererseits mit dem verlagerbaren Polstersegment (9) verbunden ist, wobei die auf das Polsterelement wirkenden Rückstellkräfte (F¶R¶) in einer von der Teleskopachse (X) abweichenden Richtung in das Teleskop einleitbar sind.

Description

Die Erfindung betrifft eine mit der Rückenlehne eines Fahrzeugsitzes verbundene Kopfstütze mit einem relativ zum Grundkörper der Kopfstütze lageveränderlichen Polstersegment, das im Falle eines Unfalls unter der Wirkung einer Krafterzeugungseinrichtung aus der Gebrauchsstellung zum Kopf des Sitzinsassen hin in eine Sicherheitsstellung verlagerbar und mittels einer Feststelleinrichtung in dieser arretierbar ist.

Stand der Technik

Aus der Offenlegungsschrift DE 39 00 495 A1 ist eine gattungsgemässe Kopfstütze für einen Kraftfahrzeugsitz bekannt. Die Kopfstütze besteht aus einem gepolsterten Grundkörper, der über nach unten ragende Haltestangen mit der Rückenlehne des Sitzes verbunden ist. In einer Ausnehmung des Grundkörpers ist ein gesondertes Polsterelement mittels einer Kolben- Zylinderanordnung oder eines Schwenkmechanismusses derart angeordnet, das es um eine horizontale, quer zur Fahrzeuglängsachse ausgerichtete Achse (Y-Achse) bewegbar ist. Falls ein im Fahrzeug befindlicher Sensor eine Unfallsituation vorhersieht, wird das Polsterelement unter der Wirkung einer Feder oder eines pneumatisch oder hydraulisch volumenveränderlichen Balgens aus der komfortablen Gebrauchsstellung zum Kopf des Sitzinsassen hin in eine Sicherheitsstellung (Stützlage) gedreht und mittels einer mechanisch wirkenden Feststelleinrichtung aus Rastnase und Sperrglied in dieser Position arretiert. Die Verkürzung des Wegs zwischen Kopfstütze und Kopf bewirkt einen Anti-Whiplash-Effekt, verhindert also die Überdehnung der oberen Wirbelsäule in einer Unfallsituation.
Derartige Rasteinrichtungen sind konstruktiv aufwendig und können ferner nicht stufenlos verrasten. Es kann daher nicht ausgeschlossen werden, dass die Verrastung sich in Stützlage nicht in sicherem Eingriff befindet.

Aufgabe

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine gattungsgemäße Feststelleinrichtung bereitzustellen, die einen einfachen konstruktiven Aufbau, eine sichere Funktion und ein einfache Rückstellung der Kopfstütze nach Beendigung der Unfallsituation ermöglicht.

Lösung

Die Aufgabe wird bei einer Kopfstütze nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass die Feststelleinrichtung ein Teleskop umfaßt, das sich einerseits am Grundkörper abstützt und andererseits mit dem verlagerbaren Polstersegment verbunden ist, wobei die auf das Polsterelement wirkenden Rückstellkräfte in einer von der Teleskopachse abweichenden Richtung in das Teleskop einleitbar sind. Unter der Wirkung der vom Kopf des Sitzinsassen auf das Polsterelement ausgeübten, unsymmetrisch in das Teleskop eingeleiteten Kräfte verspannt sich dieses und verhindert eine unerwünschte Rückverlagerung des Polsterelements.
Eine nach einer ersten bevorzugten Ausführung der Erfindung auf das Teleskop wirkende Kraftübertragungseinrichtung weist mit Vorteil einen Bolzen auf, welcher eine in Fahrtrichtung endseitig am Teleskop angeordnete Flanschplatte und das verlagerbare Polstersegment exzentrisch zur Teleskopachse miteinander verbindet. Auch wenn das Polsterelement und die Flanschplatte aus optischen oder konstruktiven Gründen miteinander fluchten, erfolgt die Kraftübertragung aus dem Polsterelement in die Flanschplatte und damit in das Teleskop außermittig.
Nach einer weiteren Ausführung der Erfindung ist das Teleskop (11) gegenüber der Horizontalen (X-Richtung des Fahrzeugs) geneigt angeordnet. Die Neigung kann dabei 10° bis 45°, bevorzugt etwa 25° bis 25° betragen und führt in Verbindung mit der weitgehend waagerecht wirkenden, vom Kopf des Insassen hervorgerufenen Rückstellkraft in Stützlage zu einem Blockieren des Teleskops.
Der Begriff "Teleskop" umfaßt grundsätzlich jede Anordnung von über Schiebeführungen miteinander verbundenen und zueinander verschieblichen Bauteilen, die unter einer exzentrisch und/oder schräg aufgebrachten Gegenkraft eine Selbsthemmung gegen Rücklauf sicherstellen.
Ein derartiges Teleskop umfaßt vorteilhafterweise eine Anzahl ineinander verschieblicher, bevorzugt kreisringförmiger Rohrabschnitte, die in Gebrauchsstellung im Wesentlichen ineinander geschoben sind und bei Einnahme der Sicherheitsstellung auseinander gezogen werden. Ein derartiges Teleskop neigt bereits bei fertigungsüblichen Oberflächenrauigkeiten der Rohroberflächen zum Verspannen, wenn es exzentrisch oder schräg belastet wird. Durch ein gezieltes Strukturieren der Rohre, beispielsweise durch das Einbringen ringförmig umlaufender Vertiefungen (Bearbeiten auf der Drehmaschine) läßt sich dieser Effekt mit geringem Aufwand verstärken.
Die Rohrabschnitte müssen nicht zwangsläufig eine zylinderförmige Gestalt aufweisen. Falls das Polstersegment keine lineare Verschiebung, sondern eine bogenförmige Bewegung ausführen soll, können das Teleskop und die zugehörigen, ineinander beweglichen Rohrabschnitte auch entsprechend einem Torussegment ausgebildet werden. Die Teleskopachse würde in diesem Fall bogenförmig verlaufen. Im Hinblick auf die Fertigung ist der Einsatz eines linear längenveränderlichen Teleskops jedoch zu bevorzugen.
Die zum Ausfahren des Polsterelements erforderliche Kalterzeugungseinrichtung umfaßt vorzugsweise eine oder mehrere in Gebrauchsstellung vorgespannte Druckfedern, mit denen insbesondere eine zentrisch zur Teleskopachse wirkende, das Teleskop nicht verspannende Verschiebekraft erzeugbar ist. Besonders günstig ist die Anordnung einer einzigen Druckfeder, welche das Teleskop koaxial zur Teleskopachse umgibt. Grundsätzlich sind jedoch auch beliebige andere Ausbildungen von Energiespeichern einsetzbar, beispielsweise Zugfedern, Druckluftspeichersysteme oder pyrotechnische Einrichtungen.
Zum Instandsetzen der Kopfstütze nach Beendigung der Unfallsituation ist nach einer besonderen Ausbildung der Erfindung eine zentrisch zur Teleskopachse (X) wirkende Rückholkraft (F_RH) auf das dem Polsterelement (9) zugewandte Ende des Teleskops (11) aufbringbar. Diese kann beispielsweise durch eine von der Rückseite der Kopfstütze mittig durch das Teleskop geführte Sonde erzeugt werden, die temporär mit dem betreffenden Ende des Teleskops verbunden und anschließend zurückgezogen wird, bis das Polsterelement unter erneuter Vorspannung der Krafterzeugungseinrichtung in der Gebrauchsstellung verrastet.
Um die Einstellung der Kopfstütze in der Gebrauchsstellung möglichst komfortabel zu gestalten, wird ferner angeregt, dass die Kopfstütze mittels Haltestangen bevorzugt stufenlos höheneinstellbar mit der Rückenlehne verbunden ist. Weiterhin wird vorgeschlagen, dass die Kopfstütze um eine Rotationsachse bevorzugt stufenlos drahverstellbar mit der Rückenlehne verbunden ist.

Figuren

Die Figuren stellen beispielhaft und schematisch verschiedene Ausführungen der Erfindung dar.
Es zeigen:
Fig. 1 eine erfindungsgemäß ausgeführte Kopfstütze in Gebrauchsstellung,
Fig. 2 die Kopfstütze nach Fig. 1 in der Sicherheitsstellung,
Fig. 3 eine weitere erfindungsgemäße Kopfstütze in der Sicherheitsstellung.
Die in den Fig. 1 und 2 abgebildete Kopfstütze besteht aus einem Grundkörper 1, der eine Polsterung 2 sowie ein mit diesem verbundenes metallisches Trägerelement 3 umfaßt. Das plattenförmige, im Wesentlichen vertikal ausgerichtete Trägerelement 3 ist über Haltestangen 4 mit der Rückenlehne 5 verbunden und kann in einem stufenlos verstellbaren Gelenk 6 zur Verbesserung des Komforts in verschiedenen Neigungen arretiert werden. Die Höhe der Kopfstütze kann ferner durch eine ebenfalls stufenlos verstellbare und arretierbare Linearführung 7 an die Größe des Sitzinsassen angepaßt werden.
Auf der vorderen, also dem Sitzinsassen zugewandten Seite weist der Grundkörper 1 eine quaderförmige Ausnehmung 8 auf, in der ein Polstersegment 9 in Richtung des Kopfes 10 des Sitzinsassen längsverschieblich angeordnet ist.
Auf der Vorderseite des Trägerelements 3 ist ein rohrförmiges Teleskop 11 angeordnet, das eine Anzahl ineinander horizontal in Richtung der Teleskopachse X längsverschieblicher Rohrabschnitte 12 umfaßt. Das Teleskop ist mittig zum Zentrum des Trägerelements 3 ausgerichtet und an seinem nach vorne ragenden freien Ende zentrisch mit einer parallel zum Trägerelement 3 angeordneten Flanschplatte 13 verbunden. Diese fluchtet ihrerseits mit dem verschieblichen Polstersegment 9 und ist an dieses mittels einer exzentrisch zur Teleskopachse X ausgerichteten, bolzenartigen Kraftübertragungseinrichtung 14 starr angebunden.
Zwischen Trägerelement 3 und Flanschplatten 13 ist ferner eine das Teleskop 11 koaxial zur Teleskopachse X umgebende Druckfeder 15 angeordnet. Diese stützt sich einerseits am Trägerelement 3 und anderseits an der Flanschplatte 13 ab und kann mittels einer nicht dargestellten Arretiervorrichtung unter Vorspannung festgestellt werden (Fig. 1). Das Polstersegment 9 weist in dieser Position (Gebrauchsstellung) einen relativ großen Abstand zum Kopf 10 des Sitzinsassen auf.
In einer Unfallsituation treten im Fahrzeug unüblich hohe Beschleunigungskräfte auf, die von einem Sensor erfaßt werden. Eine mit dem Sensor in Wirkzusammenhang stehende Steuerung löst bei Überschreiten eines Beschleunigungsgrenzwerts unverzüglich die Arretiervorrichtung und bringt die Kopfstütze in die Sicherheitsstellung.
Derartige Sensoren, Steuerungen und Arretiervorrichtungen sind beispielsweise aus der Druckschrift DE 20 00 2171 U1 bekannt, auf die hiermit ausdrücklich verwiesen wird.
Nach dem Lösen der Arretiervorrichtung wird das Polstersegment zur Einnahme der Sicherheitsstellung, wie aus Fig. 2 ersichtlich, von der sich entspannenden Druckfeder 15 in Richtung des Kopfes 10 hin verschoben. Dabei gleiten die Rohrabschnitte infolge der von der Druckfeder erzeugten, zentrisch zur Teleskopachse X nach vorne wirkenden Federkraft F_F auseinander, bis das Polstersegment eine durch einen nicht dargestellten Anschlag definierte Endlage einnimmt. Der im Verlaufe der Unfallsituation auf das Polsterelement auftreffende Kopf 10 des Sitzinsassen erzeugt dabei eine nach hinten gerichtete Rückstellkraft F_R1, unter deren Wirkung eine unerwünschte Rückverlagerung des Polstersegments 9 auftreten könnte. Die Rückstellkraft F_R1 wird aus dem Polstersegment 9 jedoch mittels der exzentrisch angeordneten Kraftübertragungseinrichtung 14 über die Flanschplatte 13 achsversetzt (Rückstellkraft F_R2) in das Teleskop 11 eingeleitet. Die Rohrsegmente 12 des Teleskops 11 verkanten sich unter dieser Belastung derart, dass ein weiteres Ineinanderschieben und damit eine Rückverlagerung des Polstersegments 3 beim Auftreffen des Kopfes 10 verhindert wird.
Das Polstersegment 9 kann nach Beendigung der Unfallsituation dadurch in die Gebrauchsstellung zurückgeführt werden, dass von der Rückseite der Kopfstütze aus durch eine koaxial zur Teleskopachse X verlaufende Bohrung 16 eine Sonde in die Ausnehmung 8 eingeführt und zentrisch mit der Flanschplatte 13 verbunden wird, beispielsweise durch Einschrauben in ein entsprechendes Gewinde. Durch Zurückziehen der Sonde (Rückholkraft F_RH) werden die Rohrsegmente 12 des Teleskops 11 unter Vorspannung der Druckfeder 15 ineinander geschoben und arretiert, so dass sich die Kopfstütze wieder in ihrer Ausgangsstellung befindet.
Bei der Ausführung nach Fig. 3 ist das Polstersegment 9 gegenüber dem Grundkörper 1 aus der Gebrauchsstellung schräg nach oben in die dargestellte Sicherheitsstellung verschiebbar, so dass es sich nicht nur in Fahrtrichtung (-X-Richtung), sondern zusätzlich noch in der Höhe (+Z- Richtung) verlagert. Diese Kinematik trägt der Erfahrung Rechnung, dass Kopfstützen zur Optimierung des Komfort vom Sitzinsassen häufig niedriger eingestellt werden als aus Sicherheitserwägungen erforderlich.
Das Teleskop 11 ist einerseits über einen ersten angeschrägten Stückbock 17 am vertikal ausgerichteten Trägerelement 3 befestigt, anderseits über einen gegenläufig angeschrägten zweiten Stückbock 18 mit dem Polstersegment 9 verbunden und in Fahrtrichtung gegenüber der Horizontalen um einen Winkel α von 25° nach oben geneigt. Die oberen und unteren Begrenzungsflächen der Ausnehmung 8 und der in diese ragende Teil des Polstersegments 9 weisen dabei eine parallel zur Teleskopachse X ausgerichtete Kontur auf, um die gewünschte Verschiebung zu ermöglichen. Die vom Kopf 10 des Sitzinsassen beim Auftreffen auf das Polstersegment ausgeübte Rückstellkraft F_R1 wird relativ zur geneigten Teleskopachse X schräg in das Teleskop 11 eingeleitet. Bei einem Teleskop, das aus tiefgezogenen Rohrabschnitten aus Stahlblech besteht, die mit einer leichten Spielpassung (Durchmesserdifferenz maximal 50 µm) ineinandergefügt sind, ergibt sich infolge einer gegenüber der Teleskopachse X um einen Winkel von 25° geneigten Krafteinleitung bereits eine ausreichende Hemmung im Teleskop 11. Für andere Werkstoffpaarungen oder Passungen läßt sich die erforderliche Neigung (ebenso die bei der eingangs beschriebenen Ausführung vorzusehende Exzentrität) nach den üblichen Regeln des Maschinenbaus berechnen. Selbstverständlich ist es dabei auch möglich, eine Neigung mit einer exzentrischen Krafteinleitung zu kombinieren. Bezugszeichen 1 Grundkörper (der Kopfstütze)
2 Polsterung
3 Trägerelement
4 Haltestange
5 Rückenlehne
6 Gelenk
7 Linearführung
8 Ausnehmung
9 Polstersegment
10 Kopf (des Sitzinsassen)
11 Teleskop
12 Rohrabschnitt
13 Flanschplatte
14 Kraftübertragungseinrichtung
15 Druckfeder
16 Bohrung
17 Stützbock
18 Stützbock
X Teleskopachse
F_F Federkraft
F_R1 Rückstellkraft des Kopfes
F_R2 Rückstellkraft (exzentrisch)
F_RH Rückholkraft
α Winkel

Claims

1. Mit der Rückenlehne (5) eines Fahrzeugsitzes verbundene Kopfstütze mit einem relativ zum Grundkörper (1) der Kopfstütze lageveränderlichen Polstersegment (9), das im Falle eines Unfalls unter der Wirkung einer Krafterzeugungseinrichtung aus der Gebrauchsstellung zum Kopf (10) des Sitzinsassen hin in eine Sicherheitsstellung verlagerbar und mittels einer Feststelleinrichtung in dieser arretierbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Feststelleinrichtung ein Teleskop (11) umfaßt, das sich einerseits am Grundkörper (1) abstützt und andererseits mit dem verlagerbaren Polstersegment (9) verbunden ist, wobei die auf das Polsterelement wirkenden Rückstellkräfte (F_R) in einer von der Teleskopachse (X) abweichenden Richtung in das Teleskop einleitbar sind.

2. Kopfstütze nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass sich das Teleskop (11) einerseits am Grundkörper (1) abstützt und andererseits mittels einer exzentrisch zur Teleskopachse (X) wirkenden Kraftübertragungseinrichtung (14) mit dem verlagerbaren Polstersegment (9) verbunden ist.

3. Kopfstütze nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Kraftübertragungseinrichtung (14) einen Bolzen umfaßt, welcher eine in Fahrtrichtung endseitig am Teleskop (11) angeordnete Flanschplatte (13) und das verlagerbare Polstersegment (9) exzentrisch zur Teleskopachse (X) miteinander verbindet.

4. Kopfstütze nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Teleskop (11) gegenüber der Horizontalen (X- Richtung des Fahrzeugs) geneigt angeordnet ist.

5. Kopfstütze nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Neigung 10° bis 45°, bevorzugt etwa 20° bis 25° beträgt.

6. Kopfstütze nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Teleskop (11) eine Anzahl ineinander verschieblicher Rohrabschnitte (12) umfaßt.

7. Kopfstütze nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Rohrabschnitte (12) einen kreisringförmigen Querschnitt aufweisen.

8. Kopfstütze nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Krafterzeugungseinrichtung mindestens eine in Gebrauchsstellung vorgespannte Druckfeder (15) umfaßt.

9. Kopfstütze nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass durch die Druckfeder(n) (15) eine zentrisch zur Teleskopachse (X) wirkende Verschiebekraft (Federkraft F_F) erzeugbar ist.

10. Kopfstütze nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Krafterzeugungseinrichtung eine Druckfeder (15) aufweist, welche das Teleskop (11) koaxial zur Teleskopachse (X) umgibt.

11. Kopfstütze nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zum Instandsetzen der Kopfstütze nach Beendigung der Unfallsituation eine zentrisch zur Teleskopachse (X) wirkende Rückholkraft (F_RH) auf das dem Polsterelement (9) zugewandte Ende des Teleskops (11) aufbringbar ist.

12. Kopfstütze nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Kopfstütze mittels Haltestangen (4) bevorzugt stufenlos höheneinstellbar mit der Rückenlehne (5) verbunden ist.

13. Kopfstütze nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Kopfstütze bevorzugt stufenlos um eine Rotationsachse drehverstellbar mit der Rückenlehne (5) verbunden ist.