DE10030549A1 - Fahrzeugsitz - Google Patents

Abstract

Fahrzeugsitz, insbesondere PKW-Sitz, mit einem Sitzteil und einer Rückenlehne sowie einem in die Rückenlehne integrierten Kopfstützenteil (5), das durch einen Abschnitt (9a) eines Rückenlehnenrahmens (9) abgestützt wird, wobei das Kopfstützenteil (5) oder ein Polsterträgerabschnitt (5a) desselben vom Rückenlehnenrahmen (9) weg bewegbar gehaltert und eine Antriebseinrichtung (11) zum Bewegen des Kopfstützenteils (5) oder Polsterträgerabschnitts (5a) bei einem Fahrzeugaufprall, insbesondere einem Heckaufprall, vorgesehen ist.

Description

Die Erfindung betrifft einen Fahrzeugsitz mit einem in die Rückenlehne integrierten Kopfstützenteil nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Die Optimierung sowohl der Karosseriestruktur von Personen­ kraftwagen als auch von passiven Schutzsystemen, speziell der Sicherheitsgurte und von Airbagsystemen, zur Verhinderung von schweren Körperschäden bei Unfällen ist weit vorangeschrit­ ten. Moderne Karosseriestrukturen können bei Frontalzusammen­ stößen oder Auffahrunfällen erhebliche Energiemengen als Ver­ formungsarbeit aufnehmen, während die eigentliche Fahrgast­ zelle weitgehend steif und unverformbar ausgebildet ist. Spe­ ziell für Frontalzusammenstöße (Frontcrashs) sowie zunehmend auch für Seitenaufprall-Unfälle (Seitencrashs) wird zudem durch Sicherheitsgurte mit Gurtstraffern und verschiedene Airbags ein hoher Grad an Sicherheit für die Insassen erreicht.

Vergleichsweise unzureichend ist hingegen der Schutz bei Heckaufprall-Unfällen (Heckcrashs). Zum einen wurde diesen Unfällen über lange Zeit wegen ihrer relativ geringeren Häufigkeit und der vielfach auch vergleichsweise geringeren Fol­ gen weniger Aufmerksamkeit geschenkt, und zum anderen wurde möglicherweise die mit herkömmlichen Sitzen erreichbare Schutzfunktion überschätzt. Unfallanalysen und -simulationen haben aber gezeigt, daß die bei Heckcrashs auftretenden kör­ perlichen Schäden, insbesondere Traumatisierungen im Bereich der Halswirbelsäule, keinesfalls unterschätzt werden dürfen.

Herkömmliche Sitzkonstruktionen und Kopfstützen können die Insassen bei Heckcrashs nur bedingt schützen. Ein besonderes Problem besteht darin, daß die Köpfe der Insassen mit großer Wucht peitschenartig gegen die Kopfstützen und schlimmsten­ falls über deren oberen Rand hinweg nach hinten schlagen kön­ nen. Dieser auch als Schleudertrauma oder "Whiplash" bezeich­ nete Effekt wird durch das sogenannte "Aufsteigen" des Kör­ pers im Sitz bei einem Heckcrash begünstigt.

Es sind daher konstruktive Lösungen im Bereich der Fahrzeug­ sitze zur Verminderung der Folgen eines Heckaufpralls vorge­ schlagen worden. Aus der EP 0 627 340 A1 ist eine Fahrzeug­ sitz- und Kopfstützenanordnung bekannt, bei der ein Kopfstüt­ zenteil sich im Falle eines Heckaufpralls nach vorn in Rich­ tung auf den Hinterkopf des Insassen bewegt. Dadurch wird der Abstand zwischen Hinterkopf und Kopfstützen-Anlagefläche und damit auch die bei einer Relativbewegung zwischen beiden beim Aufprall entstehende kinetische Energie reduziert. Diese Anordnung hat allerdings einen relativ komplizierten Aufbau und kann daher nicht ohne weiteres kostengünstig erstellt werden. Zudem ist die dort beschriebene Anordnung für auf die Rückenlehne aufgesetzte Kopfstützen ausgebildet.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen verbesserten Fahrzeugsitz der gattungsgemäßen Art anzugeben, der mit kon­ struktiv einfachen Mitteln zuverlässig einen erhöhten Schutz für die Fahrzeuginsassen bei einem Fahrzeugaufprall, insbe­ sondere Heckaufprall, bietet.

Diese Aufgabe wird durch einen Fahrzeugsitz mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.

Die Erfindung schließt den grundlegenden Gedanken ein, das durch einen Teil des Rückenlehnenrahmens abgestützte inte­ grierte Kopfstützenteil bzw. einen Polsterträgerabschnitt desselben bei einem Heckaufprall rechtzeitig nahe genug an den Hinterkopf des Fahrzeuginsassen heranzubringen, derart, daß dessen Zurückschleudern nach einer kurzen Wegstrecke abgefangen und somit das Auftreten eines Schleudertraumas verhindert wird. Sie schließt weiter den Gedanken ein, hierzu eine spezielle Antriebseinrichtung in die Rückenlehne des Fahrzeugsitzes zu integrieren.

In einer wegen ihrer konstruktiven Einfachheit und kostengün­ stigen Herstellbarkeit bevorzugten Ausführung ist das Kopf­ stützenteil bzw. der Polsterträgerabschnitt an oder nahe sei­ nem unteren Ende auf einer Schwenkachse am Rückenlehnenrahmen gelagert und oberhalb dieser Lagerung - also in seinem mitt­ leren Bereich oder nahe dem oberen Ende - durch ein Abstütz­ element mit veränderlicher wirksamer Länge gegen den Rücken­ lehnenrahmen abgestützt.

Es versteht sich, daß dieses Abstützelement in normaler Gebrauchsstellung des Kopfstützenteils eine ebenso stabile Abstützung gegen den Rückenlehnenrahmen (bzw. auch eine Rückfläche der Rückenlehne) bieten muß wie in der vorgeschobenen Stellung des Kopfstützenteils, die dieses im Falle eines Fahrzeugaufpralls einnimmt.

Allerdings muß diese Abstützung keineswegs starr sein, son­ dern sie kann federnd und/oder dämpfend ausgebildet sein. Auf diese Weise kann der bei einem Aufprall zurückschleudernde Kopf des Fahrzeuginsassen unter Verzehr von Bewegungsenergie hinreichend "weich" aufgefangen werden.

In einer besonders bevorzugten Ausführung, die insoweit eine sinnreiche Verknüpfung der Funktionen der Antriebseinrichtung und des Abstützelementes erlaubt, weist die Antriebseinrich­ tung ein Expansionselement auf, welches das Kopfstützenteil (bzw. den Polsterträgerabschnitt desselben) in Normalstellung vom Rückenlehnenrahmen weg vorspannt und im Auslösungsfall schnell zur Fahrzeugfront hin (das heißt auf den Hinterkopf des Fahrzeuginsassen zu) vorschiebt. Dieses Expansionselement ist in besonders vorteilhafter Weise ein Druckfederelement, welches zugleich die erwähnte Wirkung eines federnden Auffan­ gens des zurückschnellenden Kopfes des Fahrzeuginsassen rea­ lisiert.

Weiter bevorzugt ist eine Ausführung, bei der das Expansions­ element (speziell das Druckfederelement) in das Abstützele­ ment integriert ist. Diese Ausführung ist besonders leicht und schnell montierbar. Besonders kostengünstig ist zudem die Ausführung des Druckfederelementes als - bevorzugt in einem eine gewisse Führung bietenden Gehäuse gekapselte - Stahl- Schraubenfeder.

Die erwähnte Antriebseinrichtung muß im Fall eines Fahrzeug­ aufpralls, speziell eines Heckaufpralls, schnell und zudem auf möglichst wenig aufwendige Weise aktiviert werden. Beson­ ders zweckmäßig ist eine Ausführung, bei der die Aktivierung im Ansprechen auf den bereits stattgefunden Aufprall (unmit­ telbar nach diesem) und unter Nutzung von dabei auf den Fahr­ zeugsitz einwirkenden Kräften erfolgt. Unter einer "Aktivie­ rung" der Antriebseinrichtung wird in diesem Zusammenhang auch eine Freigabe von deren (permanenter) Wirkung auf das Kopfstützenteil verstanden.

In einer speziellen, einfachen und gleichwohl zuverlässigen Ausführung weist die Auslösevorrichtung eine federvorgespann­ te Sperrklinke auf, die gegenüber einem am Kopfstützenteil bzw. Polsterträgerabschnitt starr angebrachten Sicherungs­ haken verschieblich ist und diesen bei dem Fahrzeugaufprall freigibt.

Nach der Freigabe kann die Antriebseinrichtung - speziell das erwähnte, zwischen einer hinteren Rückenlehnenfläche bzw. dem Rückenlehnenrahmen und der Rückseite des Kopfstützenteils bzw. des Polsterträgerabschnitts vorgespannte - Expansions­ element (speziell Druckfederelement) seine Wirkung entfalten und die gewünschte Verschiebung des Kopfstützenteils bewir­ ken.

Weiter bevorzugt ist eine spezielle Ausführung der Sperr­ klinke mit einer dem Kopfstützenteil zugewandten Auflauf­ schräge. Diese ermöglicht ein Zurückdrücken des Kopfstützen­ teils (bzw. Polsterträgerabschnitts) in die Ausgangslage in einer Weise, daß der Sicherungshaken über die Auflaufschräge gleitet, dabei die Sperrklinke gegen ihre Federvorspannung zurückdrängt und sich schließlich nach Passieren des Endes der Sperrklinke wieder mit dieser verrastet, indem sie durch die zugeordnete Feder hinter den Sicherungshaken gezogen oder gedrückt wird.

Die Auslösevorrichtung ist in konstruktiv einfacher und zu­ verlässiger Weise bevorzugt zur Betätigung durch den beim Fahrzeugaufprall im wesentlichen senkrecht zur Rückenlehne beschleunigten und verschobenen Körper des Fahrzeuginsassen ausgebildet. Die Nützung des Körpers des Fahrzeuginsassen als Antriebsquelle ermöglicht es, ohne spezielle Energiequelle auszukommen.

Zudem gewährleistet die Antriebsquelle mit hoher Sicherheit, daß das Kopfstützenteil wirklich nur im Bedarfsfall in seine vorgeschobene Stellung angetrieben wird - genau dann nämlich, wenn der Körper des Fahrzeuginsassen bereits mit der zu dem gefürchteten "Whiplash" führenden Bewegung begonnen hat.

In wiederum besonders einfacher Weise weist die Auslösevor­ richtung hierzu ein in der Rückenlehne (deren Neigung fol­ gend, das heißt im wesentlichen senkrecht) gespanntes Zug­ element, speziell ein Zugseil oder -band auf, das an der Sperrklinke befestigt ist.

Die Anordnung und die Vorspannung sind so gewählt, daß bei einer einen vorbestimmten Schwellwert übersteigenden Ver­ schiebung des Körpers des Fahrzeuginsassen die Sperrklinke entgegen ihrer Federvorspannung außer Eingriff mit den Siche­ rungshaken gezogen wird. Das erwähnte Zugelement ist aller­ dings auch mit einer andersartigen Auslösevorrichtung, die nicht die erwähnte Sperrklinken-Sicherungshaken-Kombination aufweist, einsetzbar.

Vorteile und Zweckmäßigkeiten der Erfindung ergeben sich im übrigen aus den Unteransprüchen sowie der nachfolgenden Be­ schreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels anhand der Figuren. Von diesen Zeigen:

Fig. 1 eine perspektivische Ansicht des oberen Abschnitts eines Fahrzeugsitzes gemäß einer Ausführungsform der Erfindung schräg von vorn und

Fig. 2 eine Prinzipskizze zur Erläuterung der Funktionsweise einer Ausführungsform der Erfindung in der Art einer Längsschnittdarstellung des oberen Bereiches eines Rückenlehnenrahmens mit daran angelenktem Kopfstüt­ zenteil.

In Fig. 1 ist in einer perspektivischen Darstellung der obere Teil einer Rückenlehne 3 eines Fahrzeugsitzes 1 mit inte­ griertem Kopfstützenteil 5 gezeigt, das ein von der übrigen Sitzpolsterung getrenntes Kopfstützenpolster 5a aufweist. Das in diesem Sinne auch als Polsterträgerteil zu bezeichnende Kopfstützenteil 5 ist in Fig. 1 in einer gegenüber der norma­ len Gebrauchsstellung nach vorn verschwenkten Auslösestellung gezeigt, die es infolge einer Auslösung nach einem Heckauf­ prall einnimmt.

Es ist zu erkennen, daß es hierbei im oberen Bereich einen Abstand zu einem oberen Abschnitt 9a eines (hier nicht insge­ samt gezeigten) Rückenlehnenrahmens 9 hat. Zur Überdeckung des entstehenden Spaltes und der Auslöse- und Antriebsmecha­ nik (siehe Fig. 2) ist auf der Rückseite des Kopfstützenteils 5 eine Abdeckmanschette 7 vorgesehen; diese kann allerdings auch entfallen und ist daher in Fig. 2 nicht mit dargestellt.

Fig. 2 zeigt in einer Prinzipskizze in der Art einer Längs­ schnittdarstellung die Auslöse- und Antriebsmechanik des Fahrzeugsitzes nach Fig. 1. Das Kopfstützenteil 5 und diese Mechanik sind (soweit die Lage der Teile im Ruhezustand und im ausgelösten Zustand sich unterscheidet) im Ruhezustand mit gestrichelten Linien und im ausgelösten Zustand mit durchge­ zogenen Linien gezeichnet.

Der Rückenlehnenrahmen 9 und dessen oberer Abschnitt 9a sind mit einer dicken Linie durchgezeichnet, und derjenige Teil der Auslösemechanik mit den nachstehend erläuterten Komponen­ ten 23, 25 und 27, der im Ruhezustand und im ausgelösten Zu­ stand des Kopfstützenteils die gleiche und nur während des eigentlichen Auslösevorganges eine andere Lage hat, ist lediglich in seiner Ausgangsstellung gezeigt.

Die Antriebsquelle zur Verschwenkung des Kopfstützenteils 5 bei einem Heckaufprall, umfaßt ein Druckfederelement 11, das an einem Ende über ein erstes Verbindungsgelenk 13.1 mit dem oberen Abschnitt 9a des Rückenlehnenrahmens verbunden ist und an dessen anderem Ende eine Schubstange 15 angebracht ist, welche über ein zweites Verbindungsgelenk 13.2 an der Rück­ seite des Kopfstützenteils 5 mit diesem verbunden ist. Das Kogfstützenteil 5 ist am unteren Ende über eine Schwenkachse 17 insgesamt schwenkbar mit dem Rückenlehnenrahmen 9 verbun­ den.

Unterhalb des zweiten Verbindungsgelenks 13.2 ist an der Rückseite des Kopfstützenteils 5 ein nach unten weisender Sicherungshaken 19 fest angebracht. Etwas unterhalb des Sicherungshakens 19 ist in zu diesem korrespondierender Posi­ tion am oberen Abschnitt 9a des Rückenlehnenrahmens eine Aus­ löseeinrichtungs-Halterung 21 angebracht. Diese lagert eine in Normallage des Kopfstützenteils mit dem Sicherungshaken 19 in Eingriff stehende und bei einem Heckaufprall außer Ein­ griff mit diesem kommende Sperrklinke 23 vertikal verschieb­ lich.

Weiterhin bildet die Auslöseeinrichtungs-Halterung 21 den einen Angriffspunkt einer Zugfeder 25, deren anderes Ende an einem Ende der Sperrklinke 23 angreift und diese in Ruhelage im Eingriff mit dem Sicherungshaken 19 hält. Schließlich ist an der Auslöseeinrichtungs-Halterung 21 ein Ende eines Bow­ denzuges 27 fest angebracht, dessen Zugdraht 27a gemeinsam mit der Zugfeder 25 am unteren Ende der Sperrklinke 23 an­ greift.

Der Bowdenzug 27 ist einerseits mit einem in den Rückenleh­ nenrahmen 9 eingesetzten (nicht dargestellten) Betätigungs­ element verbunden, welches durch den Körper des Fahrzeugin­ sassen bei einem Heckaufprall derart verschoben wird und so am Bowdenzug 27 angebracht ist, daß der Zugdraht 27a nach unten gezogen wird.

Bei einem derartigen Anziehen des Zugdrahtes 27a wird die Sperrklinke 23 in Richtung des Pfeiles A gegen die Kraft der Zugfeder 25 nach unten gezogen, bis ihr freies Ende außer Eingriff mit dem nach unten weisenden Hakenende des Siche­ rungshakens 19 kommt. Hierdurch wird der Sicherungshaken 19 freigegeben, und durch die dann mögliche Entspannung des Druckfederelementes 11 wird über die Schubstange 15 das Kopf­ stützenteil 5 um die Schwenkachse 17 nach vorn geschwenkt.

Das Kopfstützenteil 5 wird hierdurch dem praktisch zeitgleich oder wenig später nach hinten geschleuderten Kopf des Fahr­ zeuginsassen angenähert und fängt diesen rechtzeitig ab, bevor er eine kinetische Energie erhält, die zu einem Schleu­ dertrauma führen kann.

Nach der Auslösung wird die Anordnung wieder in ihre Ruhe­ stellung gebracht, indem einfach mit hinreichendem Kraftauf­ wand das Kopfstützenteil 5 von der Vorderseite her in Rich­ tung auf den oberen Abschnitt 9a des Rückenlehnenrahmens 9 gedrückt wird. Zu diesem Zeitpunkt befindet sich die Auslöse­ mechanik, insbesondere die Sperrklinke 23, wieder in dem in Fig. 2 gezeigten Zustand.

Der Sicherungshaken 9 gleitet bei dem Zurückschwenken des Kopfstützenteils 5 über die Auflaufschräge 23a an der ihm zugewandten Vorderseite der Sperrklinke 23 und drückt diese gegen die Kraft der Zugfeder 25 etwas nach unten, bis er ihre Spitze überwunden hat und hinter der (dann zurückschnellen­ den) Sperrklinke 23 wieder verriegelt ist.

Hiermit ist das Kopfstützenteil 5 gegen die Druckkraft des Druckfederelementes 11 und gegen die (wesentlich kleinere) Zugkraft des Zugfederelementes 25 wieder in seine Ruhelage zurückgestellt und dort für eine erneute Auslösung verrie­ gelt.

Die Ausführung der Erfindung ist nicht auf dieses Beispiel beschränkt, sondern ebenso in einer Reihe von Abwandlungen möglich, die im Rahmen fachgemäßen Handelns liegen.

So muß das Antriebselement nicht als Druckfederelement mit einer Stahl-Schraubenfeder ausgebildet sein, sondern es kann auch ein Elastomerelement mit hinreichendem Hub aufweisen. Die Auslösemechanik umfaßt nicht notwendigerweise eine Sperr­ klinken-Sicherungshaken-Anordnung, sondern kann auch eine an­ dere auslösbare Rastverbindung oder eine auf gänzlich anderen Prinzipien beruhende Auslösung umfassen. Zudem muß die Auslö­ sung nicht über eine Zugeinrichtung, wie z. B. den in Fig. 2 dargestellten Bowdenzug erfolgen, sondern sie kann beispiels­ weise mittels einer Schubstange oder eines Klappmechanismus erfolgen.

Bezugszeichenliste

1

Fahrzeugsitz

3

Rückenlehne

5

Kopfstützenteil

5

a Kopfstützenpolster

7

Abdeckmanschette

9

Rückenlehnenrahmen

9

a oberer Abschnitt

11

Druckfederelement

13.1

,

13.2

Verbindungsgelenk

15

Schubstange

17

Schwenkachse

19

Sicherungshaken

21

Auslöseeinrichtungs-Halterung

23

Sperrklinke

23

a Auflaufschräge

25

Zugfeder

27

Bowdenzug

27

a Zugdraht

Claims (10)

1. Fahrzeugsitz, insbesondere PKW-Sitz, mit einem Sitzteil und einer Rückenlehne sowie einem in die Rückenlehne integrierten Kopfstützenteil (5), das durch einen Ab­ schnitt (9a) eines Rückenlehnenrahmens (9) abgestützt wird, dadurch gekennzeichnet,
daß das Kopfstützenteil (5) oder ein Polsterträgerab­ schnitt (5a) desselben vom Rückenlehnenrahmen (9) weg bewegbar gehaltert und
daß eine Antriebseinrichtung (11, 15) zum Bewegen des Kopfstützenteils (5) oder Polsterträgerabschnitts (5a) bei einem Fahrzeugaufprall, insbesondere einem Heckauf­ prall, vorgesehen ist.

2. Fahrzeugsitz nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Kopfstützenteil (5) oder der Polsterträger­ abschnitt (5a) am unteren Ende auf einer Schwenkachse (17) am Rückenlehnenrahmen (9) gelagert und in seinem mittleren Bereich oder am oberen Ende durch ein Abstütz­ element mit veränderlicher wirksamer Länge gegen den Rückenlehnenrahmen (9) abgestützt ist.

3. Fahrzeugsitz nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Antriebseinrichtung (11, 15) ein Expansionsele­ ment (11), insbesondere ein Druckfederelement, aufweist, welches das Kopfstützenteil (5) bzw. den Polsterträger­ abschnitt (5a) in Normalstellung vom Rückenlehnenrahmen (9) weg vorspannt.

4. Fahrzeugsitz nach Anspruch 2 und 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Expansionselement (11) in das Abstützelement integriert ist.

5. Fahrzeugsitz nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Druckfederelement (11) eine, insbesondere eine gekapselte, Stahl-Schraubenfeder umfaßt.

6. Fahrzeugsitz nach einem der vorangehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch eine auf die Antriebseinrichtung (11, 15) oder das Kopfstützenteil (5) bzw. den Polsterträgerabschnitt (5a) einwirkende Auslösevorrichtung zur Aktivierung der Antriebseinrichtung (11, 15) oder zur Freigabe von deren Wirkung im Ansprechen auf den Fahrzeugaufprall und unter Nutzung von dabei auf den Fahrzeugsitz einwirkenden Kräften.

7. Fahrzeugsitz nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Auslösevorrichtung eine federvorgespannte Sperr­ klinke (23) aufweist, die gegenüber einem am Kopfstüt­ zenteil (5) bzw. Polsterträgerabschnitt (5a) starr angebrachten Sicherungshaken (19) verschieblich ist und die­ sen bei dem Fahrzeugaufprall freigibt.

8. Fahrzeugsitz nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß das dem Sicherungshaken (19) zugewandte Ende der Sperrklinke (23) eine dem Kopfstützenteil (5) bzw. Polsterträgerabschnitt (5a) zugewandte Auflaufschräge aufweist derart, daß bei einem Zurückdrücken des Kopfstützenteils (5) bzw. Polsterträgerabschnitts (5a) der Sicherungshaken (19) über die Auflaufschräge gleitet, die Sperrklinke (23) dabei gegen ihre Federvorspannung (25) zurückdrückt und sich nach Passieren von deren Ende wieder mit dieser verrastet.

9. Fahrzeugsitz nach einem der Ansprüche 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Auslösevorrichtung zur Betätigung durch den beim Fahrzeugaufprall im wesentlichen quer zur Rückenlehne (9) beschleunigten und verschobenen Körper des Fahrzeug­ insassen ausgebildet ist.

10. Fahrzeugsitz nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Auslösevorrichtung ein in der Rückenlehne (9) im wesentlichen senkrecht gespanntes Zugelement (27) auf­ weist, das bei einer einen vorbestimmten Schwellwert übersteigenden Verschiebung des Körpers des Fahrzeug­ insassen die Sperrklinke (23) entgegen ihrer Federvor­ spannung (25) außer Eingriff mit dem Sicherungshaken (19) zieht.