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Die vorliegende Erfindung betrifft
einen Kraftfahrzeugsitz mit einer crashaktiven Kopfstütze.
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Eine der häufigsten Verletzungen im Straßenverkehr
sind Nackenverletzungen eines Fahrzeuginsassen infolge eines sogenannten
Peitschenschlages seines Kopfes. Derartige Verletzungen treten bei
Heck-Crashs schon bei relativ niedrigen Geschwindigkeiten auf, weil
die Nacken-Wirbelsäule
eines Insassen dabei enormen Beanspruchungen ausgesetzt ist. Die
Ursachen für
diese Verletzungen liegen zum einen darin, dass die Kopfstütze in aller
Regel immer zu niedrig eingestellt ist und zum anderen darin, dass
die Kopfstütze
konstruktiv bedingt zu weit weg vom Kopf des Sitzinsassen angeordnet
ist. Um einem Peitschenschlag entgegenzuwirken, sind Kraftfahrzeugsitze
mit sogenannten crashaktiven, genauer gesagt heck-crashaktiven Kopfstützen, entwickelt
worden. Bei diesen Sitzen wird die bei einem Heck-Crash auf die
Rückenlehne
des Kraftfahrzeugsitzes wirkende Trägheitskraft des Körpers eines
Sitzinsassen durch entsprechende Übertragungsmechanismen derart
auf die Kopfstütze übertragen, dass
diese sich nach oben und vorn bewegt.
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In der WO 98/09838 A1 ist ein gattungsgemäßer Kraftfarzeugsitz
beschrieben. Der Rahmen der Rückenlehne
dieses Sitzes weist zwei Seitenholme sowie einen diese in ihrem
oberen Bereich verbindenden Querholm auf. An dem Querholm sind hülsenförmige Halterungen
axial verschieblich und schwenkbar geführt, die Haltestangen der Kopfstütze höhenverstellbar
aufnehmen. Die unteren Enden der Halterungen sind starr mit einem
Kopfstützen-Trägerrahmen
verbunden, der zwischen den Seitenholmen des Rückenlehnen-Rahmens angeordnet
und nach unten offen U-förmig
gebogen ist. Die beiden Schenkel des Kopfstützen-Trägerrahmens sind im Bereich ihrer
unteren Enden durch Lenker an den benachbarten Seitenholmen des
Rückenlehnen-Rahmens
geführt.
In diesem Bereich erstreckt sich auch eine Prallplatte zwischen
den beiden Schenkeln des Kopfstützen-Trägerrahmens.
Wird die Prallplatte aufgrund eines Heck-Crashs durch den Torso eines Sitzinsassen
mit Wucht nach hinten gedrückt,
schwenkt der gesamte Kopfstützen-Trägerrahmen
in seinem unteren Bereich nach hinten und oben, wodurch sich die Halterungen
der Kopfstütze
am Querholm des Rückenlehnen-Rahmens
nach oben verschieben und in ihrem oberen Bereich nach vorn schwenken.
Durch diesen Mechanismus wird die Kopfstütze bei einem Heck-Crash nach
vorn und oben verlagert. Eine dieser eben beschriebenen sehr ähnliche
Konstruktion geht aus der
EP
0 627 340 B1 hervor.
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Ein Nachteil des gattungsgemäßen Standes der
Technik ist darin zu sehen, dass die Aufprallkraft eines Sitzinsassen
auf das Prallmittel, und damit auch auf die direkt mit diesem verbundene
Kopfstützen-Trägerkonstruktion,
im wesentlichen horizontal wirkt. Zum Erreichen der gewünschten
Aufwärts-Bewegung
der Kopfstütze,
die deutlich größer sein
soll als die Vorwärts- Bewegung, muss aus
der im wesentlichen horizontal wirkenden Aufprallkraft ein vertikaler
Kraftanteil abgezweigt werden, was konstruktiv durch Lenker – oder äquivalent – Kulissenführungen
des Prallmittels gelöst
wird. Hierbei sind einem Konstrukteur jedoch Grenzen gesetzt. So
kann zum Beispiel eine Kulisse nicht beliebig steil (große Aufwärts-Bewegung
der Kopfstütze)
angeordnet sein, da die Horizontalkraft dann im wesentlichen als
Verformungskraft und nicht als Bewegungskraft wirken würde. Bei
der gattungsgemäßen Konstruktion
gibt es also Probleme bei der Abstimmung zwischen Aufwärts-Bewegung
und Vorwärts-Bewegung
der Kopfstütze
in den gewünschten
bzw. vorgeschriebenen Relationen.
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Des weiteren ist das Prallmittel
bei den oben erwähnten
Kraftfahrzeugsitzen relativ hoch, d.h. etwa in Schulterhöhe eines
Sitzinsassen, angeordnet. Gerade aber in dieser Höhe treten
bekanntermaßen
bei einem Heck-Crash die geringsten Aufprallkräfte des Insassenkörpers auf
die Rückenlehne
auf. Eine tiefere Anordnung des Prallmittels wäre daher wünschenswert.
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Durch einen mit dem Hauptpatent
DE 102 49 265 B3 zur
Verfügung
gestellten gattungsgemäßen Kraftfahrzeugsitz
werden diese Nachteile beseitigt. Dieser Kraftfahrzeugsitz besitzt
einen U-förmigen, nach
unten offenen Kopfstützen-Trägerrahmen,
dessen Basis starr mit den in die Rückenlehne hineinragenden unteren
Enden der Halterungen der Kopfstütze
verbunden ist, und dessen Schenkel an ihren unteren Enden in schräg nach hinten
und oben verlaufenden Kulissen der benachbarten Seitenholme geführt sind.
Des weiteren ist an jeden der Seitenholme ein Schwenkhebel in einem
Drehpunkt drehgelenkig angeschlagen, wobei sich zwischen den beiden Schwenkhebeln
ein starr mit diesen verbundenes Prallmittel erstreckt. Auf mindestens
einer Rückenlehnen-Seite
ist weiterhin eine Schubstange angeordnet, deren unteres Ende in
einem vom Drehpunkt des Schwenkhebels am Seitenholm beabstandeten Drehpunkt
an den Schwenkhebel und deren oberes Ende in einem Drehpunkt drehgelenkig
an den Kopfstützen-Trägerrahmen
angeschlagen ist.
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Aufgrund der Zwischenschaltung der
Schubstange bzw. der Schubstangen zwischen dem an den Schwenkhebeln
befestigten Prallmittel und dem Kopfstützen-Trägerrahmen, kann das Prallmittel
in einem Bereich der Rückenlehne
angeordnet werden, in dem bei einem Heck-Crash die größten Aufprallkräfte des
Körpers
eines Sitzinsassen auftreten, nämlich
im Gesäßbereich.
Zum anderen überträgt die Schubstange
aus der Schwenkbewegung der Schwenkhebel eine im wesentlichen nach
oben gerichtete Kraft auf den Kopfstützen-Trägerrahmen, so dass die Kulissen
relativ steil ausgeführt
werden können.
Das verbessert die Abstimmungsmöglichkeit zwischen
Aufwärts-
und Vorwärts-Bewegung
der Kopfstütze.
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Aufgabe der vorliegenden Erfindung
ist es, einen gattungsgemäßen Kraftfahrzeugsitz
zur Verfügung
zu stellen, bei dem die bei einem Heck-Crash auf das Prallmittel
wirkenden Aufprallkräfte
noch besser für
die Auslösung
der Kopfstütze
genutzt werden.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß mit einem
Kraftfahrzeugsitz gelöst,
der die Merkmale des Anspruchs 1 aufweist.
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Die drehgelenkige Anlenkung des Prallmittels über seine
Haltehebel an den von den Drehpunkten der Schwenkhebel nach vorn
und schräg
unten abragenden ersten Hebelarmen der Schwenkhebel sowie die zusätzliche
Aufhängung
des Prallmittels an der Tragstruktur der Rückenlehne gewährleistet, dass
das auf die Schwenkhebel wirkende Drehmoment vom Beginn bis zum
Ende des Auslösevorganges
größer wird,
zumindest aber annähernd
konstant bleibt. Dies bedeutet, dass die zumindest eine Schubstange
während
des Auslösevorganges
der Schwenkhebel zumindest mit gleichbleibender Kraft nach oben
gedrückt
wird. Dadurch erreicht die Kopfstütze auf jeden Fall ihre Auslöseposition,
in der sie dem Peitschenschlag des Kopfes eines Sitzinsassen entgegenwirken
kann.
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Aufgrund von Untersuchungen hat es
sich als zweckmäßig herausgestellt,
die Kopfstütze
in ihrer Auslöseposition
zu arretieren. In Ausgestaltung der Erfindung sind daher Rastmittel
vorgesehen, die nach dem Auslösen
des Prallmittels die Kopfstütze
in ihrer Auslöseposition
halten. In vorteilhafter Weiterbildung der Erfindung sind die Rastmittel
als Formfederdrähte
ausgeführt,
die am Querholm des Rückenlehnenrahmens
befestigt sind und Auflaufschenkel für die Basis des Kopfstützen-Trägerrahmens
aufweisen, die jeweils in eine Ausbuchtung übergehen, in die die Basis
des Kopfstützen-Trägerrahmens
einrastet, wobei die Ausbuchtungen in verschiedenen Höhen angeordnet
sind. Durch diesen zweistufigen Rastmechanismus für die Kopfstütze ist
gewährleistet,
dass eine Rastposition auch bei geringeren Auslösekräften erreicht wird.
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Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen
der Erfindung ergeben sich aus den übrigen Unteransprüchen. Die
Erfindung wird nachstehend anhand eines Ausführungsbeispiels näher erläutert. In
der dazugehörigen
Zeichnung zeigt:
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1 eine
Seitenansicht der Rahmenkonstruktion einer Kraftfahrzeug-Rückenlehne
bei nicht aktivierter Kopfstütze,
wobei der in Blickrichtung vordere Seitenholm der Rahmenkonstruktion
weggelassen wurde,
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2 einen
Ausschnitt A gemäß 1 in vergrößertem Maßstab,
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3 einen
Ausschnitt B gemäß 1 in vergrößertem Maßstab,
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4 eine
Darstellung gemäß 1 bei aktivierter, in ihrer
oberen Auslöseposition
befindlicher Kopfstütze,
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5 einen
Ausschnitt C gemäß 4 in vergrößertem Maßstab,
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6 einen
Ausschnitt D gemäß 4 in vergrößertem Maßstab, und
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7 eine
Darstellung gemäß 6 bei in ihrer unteren Auslöseposition
befindlicher Kopfstütze.
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Die Zeichnung zeigt die Rahmenstruktur
der Rückenlehne 1 eines
ansonsten nicht weiter dargestellten Kraftfahrzeugsitzes mit den
Ausrüstungsteilen
für eine
crashaktive Kopfstütze 2.
Die Rahmenstruktur der Rückenlehne 1 besteht
im wesentlichen aus zwei Seitenholmen 3, von denen in der
gewählten
Darstellung nur der in Blickrichtung hintere sichtbar ist. Die beiden
Seitenholme 3 sind an ihren oberen Enden durch einen Querholm 4 und
an ihren unteren Enden durch einen weiteren nicht dargestellten
Querholm starr miteinander verbunden. Die Seitenholme 3 sowie
der obere Querholme 4 und der untere Querholm sind als
Blech-Formteile
ausgeführt. Die
Rückenlehne 1 ist über Adapter 5 neigungsverstellbar
mit der Tragstruktur des nicht dargestellten Sitzteils des Kraftfahrzeugsitzes
verbunden. Zur Neigungsverstellung werden übliche Drehversteller oder Rastbeschläge 6 eingesetzt,
die nur symbolisch eingezeichnet sind.
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Die Kopfstütze 2 besitzt zwei
parallel zueinander angeordnete Haltestangen 7 (in der
Zeichnung ist nur eine davon sichtbar), die jeweils in eine hülsenförmige Halterung 8 eingesteckt
und in diesen höhenverstellbar
geführt
sind. Die Halterungen 8 selbst sind in einer am Querholm 4 vorgesehenen
Kunststoff-Führung 9 axial
verschiebbar gelagert. Diese Kunststoff-Führung 9 gestattet
gleichzeitig eine leichte Nickbewegung der Halterungen 8 nach
vorn und hinten (Pfeil 10).
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Die Kopfstütze 2 steht über Verbindungsmittel
mit einer im unteren Bereich zwischen den Seitenholmen 3 angeordneten
Prallplatte 11 in Wirkverbindung. Zu diesen Verbindungsmitteln
gehören
ein Kopfstützen-Trägerrahmen 12,
zwei beidseitig vorgesehene Schubstangen 13, Schwenkhebel 14 sowie Haltehebel 15.
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Der Kopfstützen-Trägerrahmen 12 ist als U-förmig gebogener
Rohrrahmen ausgeführt,
dessen Schenkel 12.2 von einer horizontalen Basis 12.1 nach
unten weisen. Die Basis 12.1 des Kopfstützen-Trägerrahmens 12 ist
mit den Halterungen 8 verschweißt. An die unteren Enden der
Schenkel 12.2 des Kopfstützen-Trägerrahmens 12 sind
L-förmige Laschenbleche 12.3 angeschweißt. Im Zwickelbereich
dieser Laschenbleche 12.3 ist jeweils eine aus der Darstellung
nicht ersichtliche Rolle über
Befestigungsmittel 16 drehbar an den Laschenblechen 12.3 gelagert.
Jede Rolle läuft
jeweils in einer im zugeordneten Seitenholm 3 vorgesehenen
Kulisse 17. Diese Kulissen 17 verlaufen jeweils
schräg
von vorn unten nach hinten oben.
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Die Schwenkhebel 14 sind über Drehpunkte 18 drehgelenkig
an die Seitenholme 3 angeschlagen und zweiarmig ausgeführt. Ein
erster Hebelarm 14.1 der Schwenkhebel 14 ragt
von dem Drehpunkt 18 nach vorn und schräg unten ab, während ein
zweiter Hebelarm 14.2 vom Drehpunkt 18 nach hinten
absteht. Am freien Ende der Hebelarme 14.2 ist jeweils ein
Drehpunkt 19 vorgesehen, über den das untere Ende der
Schubstangen 13 drehgelenkig mit den Schwenkhebeln 14 verbunden
ist. Das obere Ende der Schubstangen 13 ist jeweils in
einem Drehpunkt 20 an das freie, nach hinten abstehende
Ende der Laschenbleche 12.3 des Kopfstützen-Trägerrahmens 12 drehgelenkig
angeschlagen.
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Am vorderen Ende des Hebelarms 14.1 der Schwenkhebel 14 ist
jeweils ein Drehpunkt 21 vorgesehen, über den die Haltehebel 15 drehgelenkig
mit den Schwenkhebeln 14 verbunden sind. Die Haltehebel 15 ragen
von den Drehpunkten 21 nach hinten ab und sind an ihren
hinteren Enden durch die sich zwischen ihnen erstreckende Prallplatte 11 starr
miteinander verbunden. In die Prallplatte 11 eingehängt sind
die unteren Enden einer Federmatte 22, die zur Erhöhung des
Sitzkomforts in der Rückenlehne 1 vorgesehen
ist. Die oberen Enden dieser Federmatte 22 sind in den
oberen Querholm 4 eingehängt. Durch die Aufhängung an
der Federmatte 22 wird die Prallplatte 11 annähernd in
einer zum Rücken
eines Sitzinsassen parallel ausgerichteten Position gehalten.
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Zwischen den Drehpunkten 18 und 19 besitzen
die Hebelarme 14.2 der Schwenkhebel 14 eine nach
oben abragende Nase 14.3. Am oberen Ende dieser Nase 14.3 ist
jeweils ein Einhängepunkt 23 für eine Zugfeder 24 vorgesehen,
deren anderes Ende in einem an dem Seitenholm 3 ausgebildeten
Einhängepunkt 25 eingehängt ist.
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Die beiden Zugfedern 24 halten
die zu der crashaktiven Kopfstütze 2 gehörenden Ausrüstungsteile
(Prallplatte 11, Haltehebel 15, Schwenkhebel 14,
Schubstange 13, Kopfstützen-Trägerrahmen 12 und
Halterungen 9) im normalen Fahrbetrieb in einer quasi starren
Position, wie sie aus den 1 – 3 hervorgeht. Sie üben dabei
ein Haltemoment H = Z × a auf
die Schwenkhebel (14) aus (2).
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Nachfolgend wird der Auslösevorgang
der crashaktiven Kopfstütze 2 beschrieben.
Ausgangspunkt ist die in den 1 bis 3 gezeigte Position der Ausrüstungsteile
der crashaktiven Kopfstütze 2,
also deren Position bei normalem Fahrbetrieb.
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Im Falle eines Heck-Crashs trifft
die Gesäßpartie
eines Sitzinsassen aufgrund der starken negativen Beschleunigung
mit großer
Wucht auf die Polsterung der Rückenlehne 1,
und damit auf die Prallplatte 11. Das dabei durch die auftretende
Kraft F (2) auf die
Schwenkhebel (14) wirkende Auslösemoment A = F × b überwindet
das Haltemoment H der beiden Zugfedern 24, so dass die
Schwenkhebel 14 um ihre Drehpunkte 18 im Gegen-Uhrzeigersinn schwenken.
Aufgrund dieser Schwenkbewegung werden die Schubstangen 13 nach
oben gedrückt und übertragen
dadurch die Auslösekraft
auf den Kopfstützen-Trägerrahmen 12.
Dieser verschiebt sich, über
seine Rollen geführt,
in den Kulissen 17 nach oben und drückt die starr mit seiner Basis 12.1 verbundenen Halterungen 8 der
Kopfstütze 2 nach oben
aus dem Lehnenkopf heraus. Aufgrund der Schrägstellung der Kulissen 17 resultiert
aus dieser Bewegung gleichzeitig eine leichte Bewegung der Halterungen 8 nach
vorn. Wie schon oben erwähnt, wird
diese Bewegung durch die nicht starre Lagerung in der Kunststoff-Führung 9 ermöglicht.
Im wesentlichen bewegt sich also die Kopfstütze 2 bei dem Auslösevorgang
nach oben und etwas nach vorn. Die Auslöseposition der Kopfstütze 2 ist
in den 4 bis 7 dargestellt. Ein Vergleich
der 2 und 5 verdeutlicht, dass das
Auslösemoment
A mit Fortschreiten des Auslösevorgangs
größer wird.
Dadurch ist gewährleistet,
dass die Kopfstütze 2 die
erforderliche Auslösepostion
erreicht.
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Um die Gefahr von Nackenverletzungen
zu verringern, ist es erforderlich, dass die Kopfstütze 2 diese
Position beibehält,
auch dann, wenn keine ausreichende Kraft mehr auf die Prallplatte 11 einwirkt. Um
dies zu ermöglichen,
sind am Querholm 4 zwei voneinander beabstandete Formfederdrähte 26 und 27 befestigt.
Deren freie Enden sind als Auflaufschenkel 26.1 und 27.1 für die Basis 12.1 des
Kopfstützen-Trägerrahmens 12 ausgebildet.
Die Auflaufschenkel 26.1 und 27.1 gehen in eine
Ausbuchtung 26.2 bzw. 27.2 über. Wie insbesondere aus den 3 und 6 hervorgeht, liegt die Ausbuchtung 27.2 höher als
die Ausbuchtung 26.2. Diese Zweistufigkeit der Ausbuchtungen 26.2, 27.2 wurde
gewählt,
um auch bei geringeren Auslösekräften eine
sicheren Halt der Kopfstütze 2 in
ihrer Auslöseposition
zu gewährleisten.
Im Auslösefall
läuft die
Basis 12.1 zunächst
auf die Auflaufschenkel 26.1 und 27.1 auf. Diese
federn dadurch nach hinten. Wenn die Auslösekraft z. B. aufgrund eines
nicht so heftigen Heck-Crashs kleiner ist als beim maximalen Auslegungsfall,
also nicht ausreicht, um beide Formfederdrähte 26, 27 soweit
nach hinten zu biegen, dass die Basis 12.1 des Kopfstützen-Trägerrahmens 12 in
die obere Ausbuchtung 27.2 einrastet (6), ist durch die Zweistufigkeit ein
Einrasten in die untere Ausbuchtung 26.2 gewährleistet
(7). Dadurch wird der
Kopfstützen-Trägerrahmen 12 und
damit die Kopfstütze 2 in
jedem Fall in einer der Auslösepositionen
gehalten. Um den Halt der Basis 12.1 in der Ausbuchtung 26.2 bzw. 27.2 zu
verbessern, ist an die Basis 12.1 ein Rundstahl 28 (siehe
insbesondere 3, 6 und 7) angeschweißt.
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Zur Wiederherstellung der normalen
Gebrauchsposition der Kopfstütze 2 ist
an der Lehnen-Rückseite
eine in der Zeichnung nicht dargestellte Zugschlaufe vorgesehen,
die mit den Formfederdrähten 26 und 27 verbunden
ist. Durch Betätigung der
Zugschlaufe federn die Formfederdrähte 26, 27 nach
hinten, so dass die Basis 12.1 des Kopfstützen-Trägerrahmens 12 aus
der Ausbuchtung 26.2 bzw. 27.2 freikommt. Die
Zugfedern 24 ziehen nun den gesamten Auslösemechanismus
in die Ausgangsstellung, d.h. in die Position bei normalem Fahrbetrieb
(1 bis 3) zurück.