DE19946404C2

DE19946404C2 - System zur schlagartigen Reduzierung des Abstandes zwischen Kopfstütze und Kopf eines Fahrzeuginsassen

Info

Publication number: DE19946404C2
Application number: DE19946404A
Authority: DE
Inventors: Winfried Buss
Original assignee: Siemens Restraint Systems GmbH
Current assignee: Continental Safety Engineering International GmbH
Priority date: 1999-09-28
Filing date: 1999-09-28
Publication date: 2003-10-30
Anticipated expiration: 2019-09-29
Also published as: WO2001023210A1; DE19946404A1

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein System zur schlagartigen Reduzierung des Abstandes der Anlagefläche einer an einer Rückenlehne eines Fahrzeugsitzes angeordneten Kopfstütze zum Kopf eines auf dem Fahrzeugsitz sitzenden Insassen.

Große Probleme bei einem Heckaufprall - obwohl die Erfindung auf diesen Fall nicht ausschließlich ausgerichtet ist - bereiten Halswirbelsäulen- Schleudertraumen, die auf eine Beschleunigung des Kopfes gegenüber dem Rumpf des Insassen zurückzuführen sind. Schmerzhafte und langwierige Therapien mit meist Cervikalstützen als Ruhigstellungshilfsmittel sind die Folge für Fahrzeuginsassen, die einen derartigen Aufprall erlebt haben.

Selbst tödliche Unfälle sind aufgrund des Beschleunigungseffektes zu vermerken. Es gibt bereits Fahrzeuge, die mit einem auf diesen Effekt gerichteten Schutzsystem ausgerüstet sind. Diese sind so ausgelegt, daß nach einem Heckaufprall der nach hinten beschleunigte Insasse die Kopfstütze nach vorne drückt, damit der Beschleunigungweg für den Kopf minimiert wird. Dieses System arbeitet rein passiv und beruht auf einer Reaktionsbewegung der Kopfstütze durch den in den Fahrzeugsitz gedrückten Fahrzeuginsassen. Nachteilig an diesem passiven System ist die ungesteuerte Auslösung des Systems, wodurch es zu einer verspäteten Aktivierung des Systems kommen kann.

Nun wäre es denkbar, dieses passive System durch ein aktives System zu ersetzten, in dem beispielsweise ein pyrotechnischer Treibsatz nach Erhalt eines Signals von einem Crashsensor und einer Steuerelektronik zündet und die Kopfstütze nach vorne verlagert, also näher in Richtung auf den Kopf des Insassen, der auf dem mit dem System ausgestatteten Fahrzeugsitz sitzt. Generell aber wäre ein solches aktives System aufgrund einer möglichen relativ geringen Schwere eines Aufpralls sehr anfällig gegenüber Fehlauslösungen. So könnte das System beispielsweise so ausgelegt sein, daß es bei Differenzgeschwindigkeit von ca. 10 km/h aktiviert wird. Dies zu realisieren ist jedoch allein schon auf der Crashsensor-Seite hochproblematisch. Es ist nämlich in der Praxis sehr schwierig, für Differenzgeschwindigkeiten von 10 km/h einen Crashsensor zu entwickeln, der mit Sicherheit nur dann ein Auslösesignal generiert, wenn es tatsächlich zum Aufprall kommen wird oder gekommen ist. So könnte ein üblicher Crashsensor bereits auslösen, wenn es zu kleinen Kollisionen beim Einparken des Fahrzeugs kommen sollte. Hierauf würde dann der pyrotechnische Treibsatz zünden, obwohl selbstverständlich überhaupt keine Notwendigkeit gegeben wäre, das Schutzkonzept anzuwenden. Der Fahrzeughalter wäre sodann gezwungen, das System in einer Fachwerkstatt wieder aktivieren zu lassen, d. h. mit neuen pyrotechnischen Treibsätzen versehen und das System justieren zu lassen.

Ein weiterer Nachteil von pyrotechnischen Systemen wäre darin zu sehen, daß die Zündung im unmittelbare Bereich der Kopfstütze stattfindet, so daß der Druck und Schallbelastungen direkt am Ohr des Insassen erfolgen.

Das System gemäß der GB 23 01 906 A beschreitet einen anderen Weg. Darin wird vorgeschlagen, daß auf das Auslösesignal eines Crashsensors die Anlagefläche der Kopfstütze mittels eines Aktuators in Richtung auf den Kopf des Insassen verlagert wird und daß im Falle der Feststellung einer Fehlauslösung die vorgelagerte Anlagefläche wieder in ihre Ausgangslage gebracht wird. Dieses System vereinigt also die Reversibilität einerseits und das bekannte Verschwenken der Kopfstütze hin zum Kopf des Insassen. Daher wohnen ihm auch die oben nähere beschriebenen Nachteile inne, insbesondere was die Auslösegenauigkeit des Systems anbelangt. Darüber hinaus sind die zu bewegenden Massen bei dem Verschwenkvorgang relativ hoch, was wiederum die Einleitung entsprechend hoher Kräfte in das Gestänge der Kopfstütze von Nöten macht, die wiederum entsprechende Aggregate mit den entsprechenden Baugrößen erfordern.

Vor diesem Hintergrund ist es die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein System der vorerwähnten Art so weiterzubilden, daß die zu beschleunigenden Massen möglichst gering bleiben und der Aktuator entsprechend klein gehalten werden kann.

Gelöst wird diese Aufgabe ausgehend von einem System gemäß der genannten Druckschrift allgemein durch ein System mit den Merkmalen des Anspruchs 1. Bevorzugte Weiterbildungen ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Erfindungsgemäß ist vorgesehen, daß die Anlagefläche der Kopfstütze im wesentlichen gebildet ist von einer bistabilen Kippfeder, die in vorgespanntem Zustand in einer ersten stabilen Lage eine konkave Anlagefläche für den Kopf eines Insassen ausbildet und die nach Auslösung durch den Aktuator in eine zweite stabile Lage überführt wird, in welcher die Anlagefläche konvex ausgebildet ist.

Durch die Ausbildung der Anlagefläche als unter Spannung stehenden bistabilen Kippfeder ist es möglich, daß der Aktuator ohne die Gesamtarbeit für die Vorverlagerung der Anlagefläche erbringen zu müssen, die bistabile Kippfeder dazu veranlaßt, in den zweiten Zustand überzuwechseln. Im Falle einer festgestellten Fehlauslösung des Schutzkonzeptes kann das System in den Ausgangszustand einfach dadurch gebracht werden, daß die bistabile Kippfeder in die Kopfstütze zurückgezogen wird.

Der Crashsensor kann ein herkömmlicher Crashsensor sein, der ein Auslösesignal tatsächlich erst nach registriertem Aufprall erzeugt. Der Crashsensor kann jedoch auch ein sogenannter Pre-Crashsensor sein, der in der Lage ist, eine unmittelbar bevorstehende Kollision gesichert zu erfassen und so ein Auslösesignal zu erzeugen, welches typischerweise 1/2 bis 1 Sekunde vor dem ersten unabwendbaren Kontakt generiert wird und so eine Auskunft darüber gibt, daß es sogleich zum Aufprall kommen wird.

In bevorzugter Weiterbildung ist vorgesehen, daß der Aktuator ein in der Kopfstütze angeordneter Elektromotor mit einer auf seiner Welle sitzenden, im Inneren der Kopfstütze an der bistabilen Kippfeder anliegenden Kurvenscheibe ist, mittels derer nach Ansteuerung des Elektromotors die Überführung der Kippfeder in die zweite stabile Lage ausgelöst wird. Die Kurvenscheibe braucht die vorgespannte bistabile Kippfeder gewissermaßen nur anzutippen, um diese zum Übergang in die zweite stabile Lage anzuregen. Es wird in Aussicht genommen, daß selbst bei der Verwendung eines Elektromotors das Gesamtsystem innerhalb von 50-100 Millisekunden vollständig aktiviert ist, d. h. nach dieser Zeitspanne befindet sich die Anlagefläche der Kopfstütze im ausgefahrenen Zustand. Diese Zeitspanne reicht aus, um die volle Schutzwirkung zu entfalten.

Die bistabile Kippfeder kann selbstverständlich bezogen sein mit einem geeigneten Bezugsstoff, so daß eine ansprechende Optik der Kopfstütze des Systems erzielbar ist. Auch kann die Kopfstütze insgesamt mit Schaum beschichtet sein, so daß zur herkömmlichen Kopfstütze weder optisch noch vom Anlagegefühl her ein Unterschied bemerkbar sein muß.

Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung ist vorgesehen, daß die Kopfstütze in ihrer Höhe in bezug auf den Fahrzeugsitz mittels eines Feststellers verriegelbar ist. Damit soll verhindert werden, daß bei einer leichten Fehlanlage des Kopfes an der Anlagefläche der Kopfstütze diese nach ihrer Aktivierung dazu führt, daß der Kopf mit einer Kraft beaufschlagt wird, die im Hinblick auf Vermeidung eines Halswirbelsäulen-Schleudertraumas kontraproduktiv wäre. Darüber hinaus wird dadurch einer Selbstverstellung der Kopfstütze entgegengewirkt. Dies ist auch bei einem Frontalaufprall von Bedeutung, wenn der Insasse nämlich nach der ersten Bewegung nach vorne zurück in den Fahrzeugsitz gedrückt wird und die Kopfstütze aufgrund der Verriegelung sich in derselben Stellung wie vor dem Aufprall befindet. So kann sie ihre volle Wirkung entfalten und den Kopf des Insassen wirksam abstützen.

Die Erfindung wird anhand der einzigen Zeichnungsfigur beispielhaft näher erläutert.

Diese zeigt schematisch die seitliche Anordnung einer Kopfstütze in bezug auf den Kopf eines Insassen vor der Auslösung (a) und nach der Auslösung (b) des Systems.

Nachstehend sind gleiche Teile mit denselben Bezugszeichen versehen.

Aus Fig. 1a ist die Relation des Kopfes 2 eines Fahrzeuginsassen in bezug auf eine Kopfstütze 1, die einem Fahrzeugsitz zugeordnet ist, ersichtlich.

Der Abstand zwischen dem Kopf 2 und der Anlagefläche 3 der Kopfstütze 1 bildet das Gefahrenpotential bei einem Aufprall des Fahrzeugs, insbesondere bei einem Heckaufprall, da dieser Abstand die Beschleunigung des Kopfes 2 gegenüber dem Rumpf des Insassen ermöglicht. Diesen Abstand zu reduzieren steht im Mittelpunkt des Schutzkonzeptes.

Hierzu ist im Inneren der Kopfstütze 1 ein Aktuator 4 in Form eines Elektro motors 6 angeordnet, vorliegend an der Stützstange 14, über welche die Kopfstütze 1 mit der Sitzlehne des Fahrzeugsitzes verbunden ist. Auf der Welle des Elektromtors 6 ist eine Kurvenscheibe 7 angeordnet, die einen Trigger für eine bistabile Kippfeder 5 darstellt, welche die Anlagefläche 3 ausbildet. Der Grundkörper der Kopfstütze 1 sowie die Anlagefläche 3 können mit einem Schaumstoff 15 belegt sein, so daß optisch praktisch kein Unterschied zur herkömmlichen Kopfstütze besteht.

Die Kopfstütze 1 ist auf der Stützstange 14 in ihrer Höhe mittels des Feststellers 8 arretierbar, damit eine Selbstverstellung der Kopfstütze 1 nach Aktivierung des Schutzsystems unterbleibt.

Fig. 1b zeigt nun das System aus Fig. 1a nach Aktivierung. Wie ersichtlich, hat der Elektromotor 6 die Kurvenscheibe 7 derart bewegt, daß die bistabile Kippfeder 5 in ihre zweite stabile Lage springt und so der Abstand zwischen dem Kopf 2 und der Anlagefläche 3 der Kopfstütze 1 überbrückt wird. Der Kopf liegt so an der Anlagefläche 3 an, daß eine aufprallbedingte Beschleunigung des Kopfes 2 gegenüber dem Rumpf des Insassen unterbleibt und infolgedessen auch kein Halswirbelsäulen-Schleudertrauma entstehen kann, jedenfalls nicht in bislang bekanntem Maße.

Sollte das System ausgelöst haben und sich hinterher herausstellen, daß die Aktivierung auf ein Fehlsignal oder auf eine Fehlinterpretation einer bestimmten Situation zurückzuführen war, ist das System in einfacher Weise dadurch wieder reaktivierbar, daß die bistabile Kippfeder 5 vom Zustand gemäß Fig. 1b wieder in den Zustand gemäß Fig. 1a gebracht wird, indem die bistabile Kippfeder wieder in den Grundkörper der Kopfstütze 1 hineingezogen wird, so daß sich dann wieder eine konkave Anlagefläche 3 gemäß Fig. 1a ausbildet.

Bezugszeichenliste

1

Kopfstütze

2

Kopf

3

Anlagefläche

4

Aktuator

5

Kippfeder

6

Elektromotor

7

Kurvenscheibe

8

Feststeller

14

Stützstange

15

Schaumstoff

Claims

1. System zur schlagartigen Reduzierung des Abstandes der Anlagefläche (3) einer an einer Rückenlehne eines Fahrzeugsitzes angeordneten Kopfstütze (1) zum Kopf (2) eines auf dem Fahrzeugsitz sitzenden Insassen, bei dem auf ein Auslösesignal eines Crashsensors zumindest die Anlagefläche (3) der Kopfstütze (1) mittels eines Aktuators (4) in Richtung auf den Kopf (2) des Insassen verlagert wird und bei dem im Falle der Feststellung einer Fehlauslösung zumindest die vorverlagerte Anlagefläche wieder in ihre Ausgangslage gebracht wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Anlagefläche (2) der Kopfstütze (1) im wesentlichen gebildet ist von einer bistabilen Kippfeder (5), die im vorgespannten Zustand in einer ersten stabilen Lage eine konkave Anlagefläche (3) ausbildet und die nach Auslösung durch den Aktuator (4) in eine zweite stabile Lage überführt wird, in welcher die Anlagefläche (3) konvex ausgebildet ist.

2. System nach Anspruch 1, bei dem der Aktuator (4) ein in der Kopfstütze (1) angeordneter Elektromotor (6) mit einer auf seiner Welle sitzenden, im Inneren der Kopfstütze (1) an der bistabilen Kippfeder (5) anliegenden Kurvenscheibe (7) ist, mittels derer nach Ansteuerung des Elektromotors die Überführung der Kippfeder (5) in die zweite stabile Lage ausgelöst wird.

3. System nach Anspruch 1 oder 2, bei dem die Kopfstütze in ihrer Höhe in bezug auf den Fahrzeugsitz mittels eines Feststellers (8) verriegelbar ist.