DE19731058A1 - Aktive Kopfstütze, insbesondere für einen Kraftfahrzeugsitz - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine aktive Kopfstütze, insbeson­ dere für einen Kraftfahrzeugsitz, welche durch eine bei einem Frontal- bzw. Heckaufprall auslösbare Antriebsein­ richtung zumindest in der Höhe verstellbar ist, wobei die Kopfstütze ein die Abstützfläche für den Kopf eines Sitz­ benutzers bildendes Polsterteil sowie eine das Polster­ teil in der jeweiligen Stützposition haltende Tragein­ richtung aufweist, die durch zumindest eine Tragstange mit der Rückenlehne verbunden ist.

Eine derartige aktive Kopfstütze ist mit der noch unver­ öffentlichte Patentanmeldung P 196 06 290.3 beschrieben. Nach dieser Patentanmeldung ist das Stützkissen zur Ab­ stützung des Kopfes eines Insassen in seiner vertikalen Ausdehnung veränderbar ausgebildet. Insbesondere ist das Stützkissen in vertikalen Richtung, bevorzugt schräg nach vorne und oben, teleskopierbar ausgebildet, so daß bei einem Unfall eine teleskopierte Kopfstütze erreicht wird, welche eine Nachhintenbewegung des Kopfes über die obere Stützkissenkante verhindert.

Bei dieser Lösung besteht das Stützkissen aus zumindest zwei in vertikaler Richtung zueinander beweglichen Kis­ senteilen, wobei zumindest eines der Kissenteile mit der Antriebskraft eines Kraftspeichers (Antriebseinrichtung) beaufschlagbar ist. Eine derartige Kopfstütze ist jedoch kompliziert im Aufbau sowie umständlich in der Handha­ bung, da der Kraftspeicher innerhalb der Kopfstütze bzw. der Kissenteile angeordnet ist, welche lediglich über Stützeinrichtungen (Tragstangen) mit der Rückenlehne ver­ bunden sind.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Sicherheit und den Bedienungskomfort für den Benutzer eines Kraftfahrzeugsitzes mit der eingangs genannten Kopfstütze mit einfachen Mitteln noch weiter zu erhöhen.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Antriebseinrichtung einen sich etwa im Bereich zwi­ schen der Rückenlehne und der Kopfstütze bzw. dem Pol­ sterteil entfaltenden Airbag aufweist.

Wesentliche Vorteile dieser Ausbildung bestehen darin, daß die Kopfstütze im Falle eines Frontal- bzw. Heckauf­ pralls durch die Antriebseinrichtung derart in der Höhe verstellt wird, daß eine sichere Abstützung des Kopfes sowohl bei einem großen als auch bei einem kleinen Sitz­ benutzer gewährleistet ist.

Für eine derartige aktive Verstellung der Kopfstütze ist gemäß der Erfindung eine im oberen Bereich der Rückenleh­ ne angeordnete Antriebseinrichtung mit einem im Spalt zwischen der Kopfstütze und der Rückenlehne aufblasbaren Airbag vorgesehen, welche bei Aktivierung, beispielsweise durch eine zentrale Airbag-Steuerung, die Kopfstütze zu­ mindest nach oben verstellt.

Durch die aktive Verstellung wird die Abstützfläche der Kopfstütze in eine Position gebracht, in der eine etwa gleichzeitige Abstützung des Sitzbenutzers sowohl an der Rückenlehne als auch an der Kopfstütze stattfinden kann. Eine gefährliche Krümmung bzw. Überbelastung der Halswir­ belsäule des Sitzbenutzers beim Heckaufprall bzw. einem Zurückschleudern in den Kraftfahrzeugsitz nach beispiels­ weise einem Frontalaufprall wird durch diese Verstellung der Kopfstütze vermieden.

Die aktive Verstellung der Kopfstütze erfolgt unabhängig von der in der Höhe bzw. in der Neigung eingestellten Po­ sition der Kopfstütze. Nach der Auslösung der Antriebs­ einrichtung wird somit eine sichere Anlage (Abstützung) des Kopfes des Sitzbenutzers auch bei einer versehentlich nicht richtig oder zu niedrig eingestellten Kopfstütze erreicht. Da gleichzeitig zwischen der nach oben bewegten Kopfstütze und der Oberkante der Rückenlehne eine zusätz­ liche Abstützfläche gebildet wird, werden auch mögliche Verletzungen durch Trageinrichtungen der Kopfstütze, wie beispielsweise Tragstangen, vermieden.

Ein weiterer Vorteil der vorgeschlagenen Ausführung be­ steht darin, daß die Kopfstütze bei einer Verstellung nach oben derart verriegelbar ausgebildet ist, daß eine zusätzliche Aufnahme von etwa in vertikaler Richtung wir­ kenden Kräften, beispielsweise bei einem nachfolgenden Überschlag des Kraftfahrzeuges, durch die Kopfstütze mög­ lich ist.

Die Erfindung läßt zahlreiche Ausführungsformen zu.

Zur weiteren Verdeutlichung ihres Grundprinzips ist eine da­ von in der Zeichnung dargestellt und nachfolgend be­ schrieben. Die Zeichnung zeigt teilweise schematisch in

Fig. 1 eine Seitenansicht der an der Rückenlehne befestigten aktiven Kopfstütze, teilweise geschnitten;

Fig. 2 die Kopfstütze nach Fig. 1, jedoch in ei­ nem infolge eines Unfalls nach oben und nach vorn verstellten Zustand;

Fig. 3 einen vertikalen Längsschnitt durch die Antriebs- und Verstelleinrichtung der Kopfstütze nach Fig. 1;

Fig. 4 Einzelteile der Kopfstütze nach Fig. 1 in räumlicher Darstellung.

Die aktive Kopfstütze 1 nach Fig. 1 besteht im wesentli­ chen aus einem an einer Trageinrichtung 3 höhen- und nei­ gungsverstellbar angeordneten Polsterteil 2 und einer Verstelleinrichtung 4, welche die Trageinrichtung 3 zu­ sammen mit dem Polsterteil 2 im oberen Bereich der Rüc­ kenlehne 7 um eine Schwenkachse 9 drehbar lagert. Die Verstelleinrichtung 4 ist dabei durch zwei Haltestangen 5 in an sich bekannten und mit der Rückenlehne 7 verbunde­ nen Rasthülsen 6 festgehalten, welche an einer tragenden Struktur 15 der Rückenlehne 7 formschlüssig aufgenommen sind.

Zur Halterung des Polsterteils 2 weist die Trageinrich­ tung 3 zwei beabstandet zueinander angeordnete Tragstan­ gen 8 sowie einen in einem Aufnahmeraum 11 des Polster­ teils 2 angeordneten Stützkörper 10 auf, welcher höhen­ verstell- und rastpositionierbar mit den Tragstangen 8 verbunden ist. Die Verbindung zwischen dem Polsterteil 2 und den Tragstangen 8 ist derart ausgebildet, daß das Polsterteil 2 in der Höhenrichtung auf einfache Weise aus einer Stützstellung in die andere von Hand verstellt wer­ den kann.

Der Stützkörper 10 und somit auch das Polsterteil 2 sind schwenkbar mit den Tragstangen 8 verbunden. Zu diesem Zwecke sind für die jeweilige Tragstange 8 am Stützkörper 10 eine segmentförmige Ausnehmung 22 sowie ein Drehlager 23 vorgesehen, die entsprechend den Schwenkbereich und die Drehachse 19 des Stützkörpers 10 definieren. Als Drehlager 23 können dabei übliche, bei neigungsverstell­ baren Kopfstützen verwendbare Drehlager 23 in den Stütz­ körper 10 eingesetzt werden, welche eine rastpositionier­ bare Höhenverstellung des Stützkörpers 10 ermöglichen.

Die Verstelleinrichtung 4, welche versenkt im oberen Be­ reich der Rückenlehne 7 angeordnet ist, besteht im we­ sentlichen aus einem rohrförmigen Gehäuse 16, in dem zur Aufnahme der Tragstangen 8 jeweils ein verdrehbares La­ gerelement 17 vorgesehen ist. Die Lagerelemente 17 sind dabei mit der jeweiligen Tragstange 8 im Bereich eines Lagerabschnitts 18 formschlüssig verbunden und können zu­ sammen mit den Tragstangen 8 um eine Schwenkachse 9 ver­ dreht werden. Dazu sind am rohrförmigen Gehäuse 16 in den Schwenkbereichen der Lagerabschnitte 18 Schlitze 20 vor­ gesehen.

Zum aktiven Verstellen der Kopfstütze 1 bzw. des Polster­ teils 2 aus der normalen Stützposition in die weiter oben und vorne liegende Stützposition weist die Verstellein­ richtung 4 eine Antriebseinrichtung 25 auf, welche - wie in Fig. 3 dargestellt - im wesentlichen aus einem inner­ halb des rohrförmigen Gehäuses 16 zwischen den Lagerele­ menten 17 angeordneten Druckverteiler 26 (Diffusor) be­ steht, dessen Druckkammer 27 durch einen nicht darge­ stellten pyrotechnischen Treibsatz oder einen Hybridgene­ rator (Gasspeicher) bei Aktivierung mit Druckgas befüll­ bar ist. Im Druckverteiler 26 sind Kanäle 28 ausgebildet, welche zu jeweils einem innerhalb des rohrförmigen Gehäu­ ses 16 axial verschiebbaren und in Verbindung mit dem je­ weiligen Lagerelement 17 stehenden Kolben 29 führen. Die Kanäle 28 münden dabei in jeweils einen ringförmigen Raum 30 ein, welcher zwischen dem jeweiligen relativ dicht im Gehäuse 16 geführten Kolben 29 und dem Druckverteiler 26 gebildet ist. Über die Kanäle 28 können somit die Räume 30 mit Druckgas beaufschlagt werden.

Die Kolben 29 sind axial verschiebbar, aber unverdrehbar im Gehäuse 16 geführt. Dazu weisen die Kolben 29 gemäß Fig. 4 jeweils zwei radial abstehende Nasen 31 auf, wel­ che in diametral zueinander angeordnete und axial ausge­ richtete Führungsschlitzen 32 des Gehäuses 16 eingreifen. Die Lagerelemente 17 sind dagegen verdrehbar, aber axial unverschiebbar im Gehäuse 16 gelagert, welches zur Ver­ bindung mit der Rückenlehne 7 in einem Lagergehäuse 24 aufgenommen ist. An den Lagerelementen 17 ist jeweils ein in axialer Richtung ausgerichteter schraubenförmiger Fortsatz 33 ausgebildet, welcher im Querschnitt ein Vier­ kantprofil aufweist und im montierten Zustand eine ent­ sprechend am Kolben 29 vorgesehene zentrale Öffnung 36 (Fig. 3) durchsetzt. Jede Seite des Vierkantprofils bil­ det dabei eine schraubenförmige Führungsfläche 34, welche an einer entsprechenden Seite 37 der Öffnung 36 spielfrei anliegt.

Bei Beaufschlagung der Druckkammer 27 mit Druckgas werden über die Kanäle 28 auch die ringförmigen Räume 30 und so­ mit auch die Kolben 29 mit Druckgas beaufschlagt. Dadurch bewegen sich die Kolben 29 in Pfeilrichtung X auseinander und verdrehen dabei zwangsweise die Lagerelemente 17 um einen bestimmten Winkelbetrag (ca. 15°-20°), welcher durch die Steigung der schraubenförmigen Führungsflächen 34 festgelegt ist. Durch diese Verdrehung der Lagerele­ mente 17 wird auch die mit den Lagerelementen 17 verbun­ dene Trageinrichtung 3 zusammen mit dem Polsterteil 2 nach vorne um die Schwenkachse 9 um den o. g. Winkelbe­ trag geschwenkt.

Zum aktivem Verstellen der Kopfstütze 1 aus der normalen Stützposition in die weiter oben liegende Stützposition ist ein Airbag 12 vorgesehen, welcher - wie insbesondere aus Fig. 1 ersichtlich - im nicht aufgeblasenen Zustand etwa im Spalt zwischen der Kopfstütze 1 und dem oberen Bereich der Rückenlehne 7 angeordnet ist. Der Airbag 12 ist dabei als ein ringförmiger, die Tragstangen 8 umge­ bender Schlauch ausgebildet und mit der Druckkammer 27 gemäß Fig. 3 durch einen im Druckverteiler 26 ausgebilde­ ten Kanal 13 verbunden. Bei Druckbeaufschlagung der Druckkammer 27 wird über den Kanal 13 auch der Airbag 12 mit Druckgas beaufschlagt, wodurch die Kopfstütze 1 - wie in Fig. 2 dargestellt - durch den sich in der etwa verti­ kalen Richtung ausdehnenden Airbag 12 nach oben verstellt wird.

Der Kanal 13 ist im Querschnitt größer als der jeweilige Kanal 28 gestaltet, damit der Druckaufbau im Airbag 12 schneller als im Raum 30 der Kolben 29 erfolgen kann. Durch diese Gestaltung wird eine höhere Sicherheit für den Sitzbenutzer erreicht, da die Kopfstütze 1 bei der aktiven Verstellung seine obere Position früher als die weiter vorn liegende Position erreicht.

In der nach oben verstellten Position ist die Kopfstütze 1 verriegelbar ausgebildet. Dazu ist - wie insbesondere aus Fig. 1 ersichtlich - am Stützkörper 10 bzw. am Dreh­ lager 23 ein etwa senkrecht zur Tragstange 8 bewegbares Verriegelungselement 41 vorgesehen, welches in Verriege­ lungsrichtung (zur Tragstange 8 hin) durch eine Feder 21 vorgespannt ist und in der Verriegelungsposition der Kopfstütze 1 bzw. des Stützkörpers 10 in eine Ausnehmung 14 in der Tragstange 8 eingreift. Das Verriegelungsele­ ment 41 kann auch mit einer an der Tragstange 8 angeord­ neten Raste oder Kerbe zusammenwirken. Durch diese Ver­ riegelung können die bei einem Unfall auftretenden, etwa vertikal auf die Kopfstütze 1 einwirkenden Kräfte über den Stützkörper 10 und die Tragstangen 8 auf die Rücken­ lehne 7 übertragen werden.

Bei der aktiven Verstellung der Kopfstütze 1 bzw. des Polsterteils 2 kann es vorkommen, daß sich ein Hindernis, wie beispielsweise der an der Abstützfläche des in Nor­ malstellung befindlichen Polsterteils 2 anliegende Kopf des Sitzbenutzers bzw. ein über dem Polsterteil 2 befind­ liches sonstiges Körperteil. Im Verstellweg der Kopfstüt­ ze 1 befindet. Um in diesem Falle die Kraft, mit welcher die Kopfstütze 1 bzw. das Polsterteil 2 durch die ausge­ löste Antriebseinrichtung 25 nach vorn und nach oben ver­ stellt wird, zu begrenzen, ist gemäß Fig. 3 an einem La­ gerelement 17 ein Überdruckventil 40 vorgesehen. Das Überdruckventil 40 ist als eine federbelastete und eine Öffnung 35 des im Lagerelement 17 vorgesehenen Verbin­ dungskanals 39 schließende Dichtklappe 38 ausgebildet, welche bei Überdruck das Druckgas in die äußere Umgebung entweichen läßt. Das Überdruckventil 40 regelt somit den Druckaufbau in der Druckkammer 27, in den Räumen 30 und im Airbag 12.

Claims (17)

1. Aktive Kopfstütze, insbesondere für einen Kraftfahr­ zeugsitz, welche durch eine bei einem Frontal- bzw. Heckaufprall auslösbare Antriebseinrichtung zumin­ dest in der Höhe verstellbar ist, wobei die Kopf­ stütze ein die Abstützfläche für den Kopf eines Sitzbenutzers bildendes Polsterteil sowie eine das Polsterteil in der jeweiligen Stützposition haltende Trageinrichtung aufweist, die durch zumindest eine Tragstange mit der Rückenlehne verbunden ist, da durch gekennzeichnet, daß die Antriebseinrichtung (25) einen sich zumindest im Bereich zwischen der Rückenlehne (7) und der Kopfstütze (1) bzw. dem Polsterteil (2) entfaltenden Airbag (12) aufweist.

2. Aktive Kopfstütze nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Verstellung der Kopfstütze (1) bzw. des Polsterteils (2) in der Höhe durch das Auf­ blasen des Airbags (12) erfolgt, wobei im Bereich zwischen der nach oben verstellten Kopfstütze (1) und der Oberkante der Rückenlehne (7) durch den auf­ geblasenen Airbag (12) eine weitere Abstützfläche für den Kopf des Sitzbenutzers gebildet wird.

3. Aktive Kopfstütze nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Airbag (12) im nicht aufge­ blasenen Zustand etwa im Spalt zwischen der Rücken­ lehne (7) und der Kopfstütze (1) angeordnet ist.

4. Aktive Kopfstütze nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Airbag (12) etwa ringförmig ausgebildet und um die Tragstangen (8) der Trageinrichtung (3) angeordnet ist.

5. Aktive Kopfstütze nach Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Airbag (12) im nicht aufge­ blasenen Zustand zumindest teilweise in der Kopf­ stütze (1) und/oder Rückenlehne (7) versenkt ange­ ordnet ist.

6. Aktive Kopfstütze nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Airbag (12) im nicht aufgeblasenen Zustand als ein Verkleidungselement der (1) Kopfstütze bzw. der Trageinrichtung (3) aus­ gebildet ist.

7. Aktive Kopfstütze nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Kopfstütze (1) durch den Airbag (12) in die höchste Stützposition ver­ stellbar und in dieser Position verriegelbar ausge­ bildet ist.

8. Aktive Kopfstütze nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Trageinrichtung (3) einen das Polsterteil (2) tragenden Stützkörper (10) aufweist, welcher mit zwei beabstandet zueinander angeordneten Tragstangen (8) zumindest höhenver­ stellbar und/oder rastpositionierbar verbunden ist.

9. Aktive Kopfstütze nach Anspruch 8, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Stützkörper (10) schwenkbar um eine horizontal und quer zur Fahrtrichtung F ausge­ richtete Drehachse (19) mit den Tragstangen (8) ver­ bunden ist.

10. Aktive Kopfstütze nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Antriebseinrichtung (25) zum Aufblasen des Airbags (12) durch einen py­ rotechnischen Treibsatz oder Hybridgenerator ausge­ bildet ist.

11. Aktive Kopfstütze nach Anspruch 10, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Antriebseinrichtung (25) eine in­ nerhalb eines rohrförmigen Gehäuses (16) angeordnete Druckkammer (27) aufweist, welche durch den pyro­ technischen Treibsatz oder den Hybridgenerator mit Druckgas befüllbar ist.

12. Aktive Kopfstütze nach Anspruch 11, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Druckkammer (27) in einem Druck­ verteiler (26) (Diffusor) angeordnet ist, welcher mit einem zum Airbag (12) führenden Kanal (13) für das Druckgas ausgebildet ist.

13. Aktive Kopfstütze nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß zur Verriegelung der nach oben verstellten Kopfstütze (1) an der Tragein­ richtung (3) bzw. am Stützkörper (10) zumindest ein etwa senkrecht zur Tragstange (8) bewegbares Verrie­ gelungselement (41) vorgesehen ist.

14. Aktive Kopfstütze nach Anspruch 13, dadurch gekenn­ zeichnet, daß das Verriegelungselement (41) mit ei­ ner an der Tragstange (8) angeordneten Raste, Aus­ nehmung (14) oder Kerbe zusammenwirkt.

15. Aktive Kopfstütze nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß zur Begrenzung der Kraft, mit welcher die Kopfstütze (1) bzw. das Polsterteil (2) durch den ausgelösten Airbag (12) nach oben verstellt wird, an der Antriebseinrichtung (25) ein Überdruckventil (40) vorgesehen ist.

16. Aktive Kopfstütze nach Anspruch 15, dadurch gekenn­ zeichnet, daß das Überdruckventil (40) an einem in­ nerhalb des rohrförmigen Gehäuses (16) angeordneten Lagerelement (17) zur Aufnahme der Tragstange (8) angeordnet ist, wobei am Lagerelement (17) ein Ver­ bindungskanal (39) zum Druckverteiler (26) bzw. zu der Druckkammer (27) vorgesehen ist.

17. Aktive Kopfstütze nach Anspruch 15 oder 16, dadurch gekennzeichnet, daß das Überdruckventil (40) als eine federbelastete und eine Öffnung (35) des Ver­ bindungskanals (39) schließende Dichtklappe (38) ausgebildet ist.