DE19900368A1 - Fahrzeuginsassenschutzvorrichtung - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Kopfstütze für einen Fahrzeuginsassen.

Ein Fahrzeugzusammenstoß kann die Ursache dafür sein, daß sich ein auf einem Sitz befindlicher Fahrzeuginsasse in Rückwärtsrichtung relativ zum Sitz bewegt. Die Kopfstütze am Sitz kann dazu verwendet werden, um die Bewegung des Kopfes des Insassen zurückzuhalten oder einzuschränken.

Zusammenfassend sieht die Erfindung folgendes vor: Erfindungsgemäß weist eine Vorrichtung einen Fahrzeugsitz auf einschließlich eines Rahmens und einer Kopfstütze. Verbindungsmittel insbesondere Gelenkverbindungs­ mittel sind zwischen dem Rahmen und der Kopfstütze derart verbunden vor­ gesehen, daß die Kopfstütze relativ zum Rahmen in einer Vorwärtsrichtung bewegt werden kann. Die Verbindungsmittel sind unter dem Einfluß einer auf die durch Verbindung durch einen Fahrzeuginsassen ausgeübten, in Fahr­ zeugrichtung nach hinten gerichteten Fahrzeugzusammenstoßkraft betätig­ bar. Die Vorrichtung weist ferner einen Motor auf, der mit den Verbindungs­ mitteln zur Betätigung derselben verbunden ist. Betätigungsmittel sind an­ sprechend auf einen frontalen Zusammenstoß zur Betätigung des Motor vor­ gesehen.

Weitere Vorteile, Ziele und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der Beschreibung von Ausführungsbeispielen anhand der Zeichnungen; in der Zeichnung zeigt:

Fig. 1 eine Ansicht einer Vorrichtung gemäß einem ersten Ausfüh­ rungsbeispiel der Erfindung;

Fig. 2 eine Ansicht der Vorrichtung gemäß Fig. 1, wobei Teile in unter­ schiedlichen Positionen dargestellt sind;

Fig. 3 eine vergrößerte teilweise geschnittene Ansicht von Teilen der Vorrichtung gemäß Fig. 1;

Fig. 4 ein Blockdiagramm von Teilen des ersten Ausführungsbeispiels der Erfindung;

Fig. 5 eine Ansicht einer Vorrichtung die ein zweites Ausführungsbei­ spiel der Erfindung darstellt;

Fig. 6 eine vergrößerte teilweise geschnittene Ansicht von Teilen der Vorrichtung gemäß Fig. 5; und

Fig. 7 ein Blockdiagramm von Teilen des zweiten Ausführungsbeispiels der Erfindung.

Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele der Erfindung

Eine Vorrichtung 10 die ein erstes Ausführungsbeispiel der Erfindung bildet ist teilweise in den Fig. 1 und 2 dargestellt. Die Vorrichtung 10 weist ein Fahrzeugsitz 12 mit einer Kopfstütze 14 auf. Verbindungsmittel insbesondere Gelenkmittel 16 tragen die Kopfstütze 14 für eine Bewegung aus der Position der Fig. 1 in eine Position der Fig. 2. Die Kopfstütze 14 ist somit nach vorne bewegbar, um der Rückwärtsbewegung des Kopfes eines Insassen auf dem Sitz 12 entgegen zu wirken oder diese einzuschränken.

Der Sitz 12 besitzt einen Rahmen 18 mit einem Rückteil 20 und einen Bo­ denteil 22. Eine Rückneigeanordnung 24 (schematisch dargestellt) trägt den Rückteil 20 des Rahmens 18 für eine Neigung relativ zum Bodenteil 22. Die Rückneigeanordnung 24 kann motorisiert sein oder aber manuell betätigt werden, wie dies im Stand der Technik bekannt ist.

Ein Rückkissen 30 bedeckt den Rückteil 20 des Rahmens 18 und ein Boden­ kissen 32 bedeckt den Bodenteil 22 des Rahmens 18. Jedes der Kissen 30 und 32 ist eine auslenkbare Struktur, die eine Außenschicht 34 auf einer zu­ sammendrückbaren Basis 36 umfaßt. Die Außenschichten 34 sind vorzugs­ weise aus Stoff oder Leder gebildet. Die Basen 36 sind vorzugsweise aus einem Elastomerschaum gebildet.

Die Verbindungsmittel 16 weisen einen vertikal orientierten Hebelarm 50 auf mit oberen und unteren Endteilen 52 und 54. Ein Zwischenteil 56 des Hebel­ arms 50 erstreckt sich nach oben und nach hinten vom unteren Endteil 54 aus. Ein Schlitz 57 erstreckt sich entlang der Länge des Zwischenteils 56 und ist nach oben und nach hinten hin relativ zum Rückteil 20 des Rahmens 18 geneigt. Die Kopfstütze 14 ist am oberen Endteil 52 des Hebelarms 50 angebracht.

Ein Bügel 58 und ein Paar von vertikal beabstandeten Stiften 60 und 62 tra­ gen den Hebelarm 50 am Rückteil 20 des Rahmens 18. Der Bügel 58 ist am Rückteil 20 des Rahmens 18 befestigt. Ein Schlitz 63 im Bügel 58 ist nach oben und nach vorne, d. h. zur Front hin relativ zum Rückteil 20 des Rah­ mens 18 geneigt. Der obere Stift 60 ist an dem Hebelarm 50 befestigt und ragt in den Schlitz 63 im Bügel 58. Der untere Stift 62 ist am Rückteil 20 des Rahmens 18 befestigt und ragt in den Schlitz 57 im Hebelarm 50.

Die Vorrichtung 10 weist ferner einen Motor 70 auf zur Betätigung des Ge­ lenks oder der Verbindungsmittel 16. Der Motor 70 im ersten Ausführungs­ beispiel der Erfindung ist eine Kolben/Zylinderanordnung verbunden zwi­ schen dem Gelenk 16 und dem Rückteil 20 des Rahmens 18.

Wie schematisch in Fig. 3 gezeigt, weist die Kolben/Zylinderanordnung 70 einen vertikal orientierten Zylinder 72 auf, der einen Kolben 74 und eine Fe­ der 76 enthält. Der Kolben 74 ist im Zylinder 72 nach oben entgegen der Vorspannung der Feder 76 bewegbar. Ein Ausgangsglied 80 ist mit dem Kol­ ben 74 befestigt und ragt nach außen von einem oberen Ende des Zylinders 72. Eine Verbindung 82 des unteren Endes des Zylinders 72 verbindet den Zylinder 72 schwenkbar mit dem Rückteil 20 des Rahmens 18. Eine Verbin­ dung 84 am oberen Ende des Ausgangsglieds 80 verbindet dieses schwenk­ bar mit dem Hebelarm 50 am unteren Endteil 54 des Hebelarms 50.

Die Kolben/Zylinderanordnung 70 besitzt eine Energiequelle 90 zur Bewe­ gung des Kolbens 74. Die Energiequelle 90 im ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung ist ein elektrisch betätigbarer Zünder mit einem Gehäuse 92 der eine kleine Ladung 94 aus pyrotechnischem Material enthält. Die Ladung 94 aus pyrotechnischem Material wird bekannter Weise bei Durchgang von elektrischen Strom durch den Zünder 90 zwischen einem Paar von elektri­ schen Leitern 96, die von dem Gehäuse 92 wegragen, gezündet. Wenn die Ladung 94 aus pyrotechnischem Material gezündet wird, so erzeugt sie schnell Verbrennungsprodukte einschließlich heißer Gase, die vom Gehäuse 92 nach außen geschleudert werden. Die Verbrennungsprodukte entwickeln einen Schub, der den Kolben 74 im Zylinder 72 nach oben bewegt. Der Kol­ ben 74 bewegt dann das Ausgangsglied 80 nach außen gegenüber dem Zy­ linder 72 von der Position der Fig. 1 in die Position der Fig. 2.

Wenn sich das Ausgangsglied 80 aus dem Zylinder 72 herausbewegt, so bewegt es den Hebelarm 50 longitudinal bzw. in Längsrichtung nach oben relativ zum Rückteil 20 des Rahmens 18. Der Schlitz 57 im Hebelarm 50 er­ teilt den Zwischen- und unteren Teilen 56 und 54 des Hebelarmes 50 eine Rückwärtsbewegung, wenn der untere Stift 62 relativ nach unten im Schlitz 57 gleitet. Der entgegengesetzt geneigte Schlitz 53 im Bügel 58 erteilt gleichzeitig dem oberen Endteil 52 des Hebelarms 50 eine Vorwärtsbewe­ gung, wenn der obere Stift 58 in dem Schlitz 63 nach oben gleitet. Der obere Endteil 52 des Hebelarmes 50 trägt dann die Kopfstütze 14 nach vorne.

Wenn eine Zusammenstoßkraft gegen das Fahrzeug in Vorwärtsrichtung ausgeübt wird, so kann der Insasse auf dem Sitz 12 eine Trägheitsbewegung relativ zum Sitz 12 in eine Rückwärtsrichtung erfahren. Wenn eine Zusam­ menstoßkraft gegen das Fahrzeug in eine Rückwärtsrichtung ausgeübt wird, so kann ein Insasse auf dem Sitz 12 erst eine Trägheitsbewegung relativ zum Sitz 12 in eine Vorwärtsrichtung und darauffolgend eine Rückholbewe­ gung in eine Rückwärtsrichtung erfahren. Der Kopf des Insassen kann sich somit relativ zum Sitz 12 in einer Rückwärtsrichtung beim Auftreten entweder eines Zusammenstoßes von hinten oder eines Frontalzusammenstoßes be­ wegen. Daher ist das Gelenk oder die Verbindungsmittel 16 entsprechend der vorliegenden Erfindung bewegbar, daß die Kopfstütze 14 beim Auftreten entweder eines Rückzusammenstoßes oder eines Frontalzusammenstoßes nach vorne bewegt wird.

Wie durch den Pfeil in Fig. 2 angedeutet, kann ein Insasse auf dem Sitz 12 eine Rückende-Fahrzeugzusammenstoßkraft F auf das Gelenk oder die Ver­ bindungsmittel 16 anlegen. Speziell kann der Insasse die Zusammenstoß­ kraft F an den Hebelarm 50 anlegen, durch Auslenken des hinteren Kissens 30 nach Rückwärts, gegen den Zwischenteil 56 des Hebelarms 50. Wenn die Zusammenstoßkraft F einen vorbestimmten Schwellenpegel erreicht oder übersteigt, wird sie dem Zwischenteil 56 des Hebelarms 50 nach hinten zur Position der Fig. 2 entgegen der Vorspannung der Feder 76 in der Kol­ ben/Zylinderanordnung 70 bewegen. Die entgegengesetzt geneigten Orien­ tierungen der Schlitze 57 und 63 werden, wie oben beschrieben, eine ent­ sprechende Vorwärtsbewegungsgröße an den oberen Endteil 52 des Hebel­ arms 50 anlegen, um die Kopfstütze 14 nach vorne in die Position der Fig. 2 zu bewegen. Die Feder 76 bewegt den Hebelarm 50 und die Kopfstütze 14 nach hinten zu den Positionen der Fig. 1, wenn die Zusammenstoßkraft F verteilt ist.

Wie in der Fig. 4 schematisch dargestellt, weisen andere Teile der Vorrich­ tung 10 eine elektronische Steuervorrichtung 100 und mindestens einen Zu­ sammenstoßsensor 102 auf. Der Zusammenstoßsensor 102 ist eine be­ kannte Vorrichtung, die Fahrzeugzustände abfühlt, welche das Auftreten ei­ nes Zusammenstoßes anzeigen. Die Steuervorrichtung 100 verwendet be­ kannte Algorithmen um zwischen einem Frontalzusammenstoßzustand ab­ gefühlt durch den Zusammenstoßsensor 102 zu unterscheiden oder einen solchem festzustellen. Ein solcher Frontalzusammenstoßzustand kann ein vorbestimmtes Niveau oder einen vorbestimmten Pegel erreichen, für den die Vorwärtsbewegung der Kopfstütze 14 erwünscht ist, um beim Schutz ei­ nes Insassen auf dem Sitz 12 mitzuhelfen. Wenn dies der Fall ist, spricht die Steuervorrichtung 100 darauf an, und bewirkt das ein elektrischer Strom mit Betätigungsniveau durch den Zünder 90 in der Kolben/Zylinderanordnung 70 geleitet wird. Dies betätigt die Kolben/Zylinderanordnung 70, die ihrerseits das Gelenk 16 in der oben beschriebenen Art und Weise betätigt.

Eine Vorrichtung 200, welche ein zweites Ausführungsbeispiel der Erfindung bildet, ist teilweise in Fig. 5 gezeigt. Die Vorrichtung 200 umfaßt einen Fahr­ zeugsitz 202, eine Kopfstütze 204 am Sitz 202 und eine Verbindung oder ein Gelenk 206, die die Kopfstütze 204 für eine Bewegung in Vorwärtsrichtung trägt, und zwar um bei der Einschränkung der Rückwärtsbewegung des Kopfes eines Insassen auf dem Sitz 202 mitzuhelfen. Wie die Verbindung oder das Gelenk 16, welches oben beschrieben wurde, ist die Verbindung oder das Gelenk 206 unter dem Einfluß einer in Fahrzeugrichtung nach hin­ ten gerichteten Zusammenstoßkraft die durch den Fahrzeuginsassen ange­ legt ist, betätigbar und ist ferner betätigbar ansprechend auf eine Frontalzu­ sammenstoßzustand.

Der Sitz 202 besitzt einen Rahmen 208 mit einem Rückteil 210, abgedeckt durch ein hinteres Kissen 212 (schematisch dargestellt). Das Gelenk oder die Verbindungsmittel 206 weisen eine obere Welle 220 auf und ein Paar von unteren Wellen 222. Ein Paar von oberen Lagern 224 tragen die obere Welle 220 am Rückteil 210 des Rahmens 208 zur Drehung um eine horizontale obere Achse 225. Ein Paar von unteren Lagern 226 trägt die unteren Wellen 222 am Rückteil 210 des Rahmens zur Drehung um eine untere Achse 227 parallel zur oberen Achse 225. Eine flache rechteckige Verbindungsstange 230 verbindet die unteren Wellen 222 längs der unteren Achse 227.

Eine Kopfstütze 204 ist an der oberen Welle 220 angebracht um so um die obere Achse 225 bei Drehung der oberen Welle 220 zu verschwenken. Die Kopfstütze 204 ist somit hin und her bewegbar, und zwar zwischen hinteren bzw. vorderen Positionen die in ausgezogenen und gestrichelten Linien in Fig. 5 dargestellt sind. Eine Feder 240 wirkt zwischen der Kopfstütze 204 und der Verbinderstange 230 um die Kopfstütze 204 normalerweise in der hinteren Postition zu halten.

Die Verbindung 206 weist ferner eine Betätigerstruktur 250 auf, die sich ver­ tikal zwischen der oberen Welle 220 und der Verbinderstange 230 erstreckt. Die Betätigerstruktur 250 weist ein Paar von Streifen 252 und ein Betäti­ gungstafel 254 auf. Die oberen Endteile 256, der Streifen 252 sind auf die obere Welle 220 an entgegengesetzten Seiten der Kopfstütze 204 gewickelt. Untere Endteile 258, der Streifen 252 erstrecken sich durch Schlitze 260 in dem Verbinder in der Verbinderstange 230 und sind um die Verbinderstange 230 in geschlossenen Schleifen herum befestigt. Die Streifen 252 sind somit an der Verbinderstange 230 derart befestigt, daß die Drehung der Verbinder­ stange 230 um die untere Achse 227 die Tendenz hat die Streifen 252 auf die Verbinderstange 230 aufzuwickeln.

Ein Insasse auf dem Sitz kann eine Rückendfahrzeugzusammenstoßkraft F auf die Betätigertafel 254 durch das hintere Kissen 212 übertragen, wie dies durch den Pfeil in Fig. 5 angedeutet ist. Dies würde eine Spannung oder ein Zug für die Streifen 252 bedeuten, und zwar durch Auslenken der Betätiger­ struktur 250 nach hinten relativ zum Rückteil 210 des Rahmens 208. Eine derartige Spannung in den Streifen 252 würde die oberen Endteile 256 der Streifen 252 abwickeln, um so die obere Welle 220 in Uhrzeigerrichtung (vgl. Fig. 5) zu drehen und um dadurch die Kopfstütze 204 nach vorne entgegen der Vorspannung der Feder 240 zu verschwenken. Wie die oben beschrie­ bene Feder 76, bringt die Feder 240 die Kopfstütze 204 in ihre Rückwärtspo­ sition, wenn die Zusammenstoßkraft F sich verteilt hat.

Ferner weist die Vorrichtung 200 erfindungsgemäß eine Sitzgurtvorspannvor­ richtung 300 auf, die einen Motor 302 besitzt, zur Betätigung des Gelenks oder der Verbindung 206. Die Vorspannvorrichtung 300 ist eine bekannte Vorrichtung, die einen Zug oder eine Spannung an ein Sitzgurtgewebe 304 anlegt, um mitzuhelfen bei der Zurückhaltung eines Insassen auf einem Sitz 202 beim Auftreten eines Fahrzeugzusammenstoßes.

Wie im Einzelnen in Fig. 6 gezeigt ist, ist die Vorspannvorrichtung 300 eine besondere Bauart einer Vorspannvorrichtung, die erste, zweite und dritte Zahnräder 310, 312 und 314 aufweist. Die ersten und zweiten Zahnräder 310 und 312 sind auf einer Welle 316 angebracht, um um eine Achse 317 mit der Welle 316 sich zu drehen. Das dritte Zahnrad 314 wird zur Drehung um eine Achse 319 beabstandet von der Achse 317 gelagert.

Der Gurt oder das Gurtgewebe 304 ist auf einer Rückholspule 320 gewickelt, die auf der Achse 319 zentriert ist. Eine Kupplungsvorrichtung 322 ist be­ triebsmäßig zwischen dem dritten Zahnrad 314 und der Spule 320 verbun­ den. Wie bekannt, weist die Kupplungsvorrichtung 322 eine Vielzahl von Rollen 324 auf und eine entsprechende Vielzahl von Nockenoberflächen 326. Wenn das dritte Zahnrad 314 um die Achse 319 im Uhrzeigersinn (Fig. 6) gedreht wird, so bewegen die Nockenoberflächen 326 die Rollen 324 kräftig gegen die Spule 320 um eine Drehantriebsverbindung zwischen dem dritten Zahnrad 314 und der Spule 320 vorzusehen.

Der Motor 302, der schematisch in Fig. 5 dargestellt ist, weist einen Kolben 330 (Fig. 6) auf und einen elektrisch betätigbaren Zünder 332. Wie der Zün­ der 90, der oben beschrieben wurde, wird der Zünder 332 durch eine Steuer­ vorrichtung 334 (Fig. 7) dann betätigt, wenn ein Zusammenstoßsensor 336 einen oder mehrere Fahrzeugzustände abfühlt, die das Auftreten eines Zu­ sammenstoßes anzeigen, für den die Verwendung der Vorspannvorrichtung 300 erwünscht ist, um Spannung auf das Gurtgewebe oder den Gurt 304 auszuüben. Derartige Zusammenstoßbedingungen oder Zustände umfassen sowohl Frontal- wie auch Hinterendezusammenstoßzustände, die auf dem Gebiet der Technik bekannt sind.

Wenn der Zünder 332 betätigt wird, so sprüht er Verbrennungsprodukte in die Kammer 338 zwischen dem Zünder 332 und dem Kolben 330. Die Ver­ brennungsprodukte in der Kammer 338 entwickeln einen Schub der den Kol­ ben 330 nach oben bewegt. Zahnradzähne 340 am Kolben 330 bewegen sich dann gegen die Eingriffszahnradzähne 342 des ersten Zahnrads 310 um so die Welle 316 und die ersten und zweiten Zahnräder 310 und 312 um die Achse 317 im Gegenuhrzeigersinn, wie in Fig. 6 gezeigt, zu drehen. Die Zahnradzähne 344 am zweiten Zahnrad 312 werden somit gegen die Ein­ griffszahnradzähne 346 am dritten Zahnrad 314 getrieben, um so das dritte Zahnrad 314 im Uhrzeigersinn zu drehen. Dies bewirkt, daß die Kupplungs­ vorrichtung 322 die Spule 320 im Uhrzeigersinn dreht. Eine solche Drehung der Spule 320 übt einen Zug oder eine Spannung auf das Gurtgewebe 304 aus, und zwar dadurch, daß das Gewebe 304 weiter auf die Spule 320 auf­ gewickelt wird.

Wie in Fig. 5 gezeigt, weisen die Verbindungsmittel oder das Gelenk 206 ei­ ne flexible Kupplung 350 auf. Die Kupplung 350 umfaßt ein Kabel oder ein Seil, welches sich von der Welle 316 in der Vorspannvorrichtung 300 zur unteren Welle 222 im Sitz 202 erstreckt. Wenn der Kolben 330 die Welle 316 bei Betätigung des Zünders 332 verdreht, so prägt die Kupplung 350 der unteren Welle 222 und der Verbinderstange 230 eine gleichzeitige Drehung auf. Wie oben bemerkt, hat die Drehung der Verbindungsstange 230 die Tendenz die Streifen 252 auf die Verbinderstange 230 zu wickeln. Dies be­ wirkt, daß die Streifen 252 sich von der oberen Welle 220 abwickeln und da­ durch die obere Welle 220 drehen um so die Kopfstütze 204 vorwärts entge­ gen der Vorspannung der Feder 240 zu bewegen.

Verbesserungen, Änderungen und Modifikationen liegen im Rahmen der Er­ findung.

Claims (9)

1. Eine Vorrichtung die folgendes aufweist:
einen Fahrzeugsitz mit einem Rahmen und einer Kopfstütze;
Verbindungsmittel bzw. Gelenkmittel verbunden zwischen dem Rah­ men und der Kopfstütze um die Kopfstütze relativ zum Rahmen in einer Vor­ wärtsrichtung zu bewegen, wobei die Verbindungsmittel oder die Gelenkmit­ tel unter dem Einfluß einer Rückendefahrzeugzusammenstoßkraft angelegt an die Verbindungsmittel oder Gelenkmittel durch einen Insassen auf dem Sitz betätigbar sind;
ein Motor verbunden mit den Verbindungs- oder Gelenkmittel zur Be­ tätigung derselben; und
Mittel zur Betätigung des Motors ansprechend auf einen frontalen Zu­ sammenstoßzustand.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei der Motor einen Kolben, eine py­ rotechnische Energiequelle zur Bewegung des Kolbens und ein Ausgangs­ glied aufweist, betriebsmäßig verbunden zwischen dem Kolben und den Ge­ lenkmitteln.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, wobei der Kolben Teil einer Sitzgurtvor­ spannvorrichtung ist, die eine Spannung auf das Sitzgurtgewebe anspre­ chend auf die Bewegung des Kolbens ausübt.

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, wobei die Vorspannvorrichtung ein Zahnrad aufweist, welches die Sitzgurtrückholspule verdreht, und zwar an­ sprechend auf die Bewegung des Kolbens, wobei das Ausgangsglied mit dem Zahnrad verdrehbar ist.

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, wobei die Verbindungs- oder Gelenk­ mittel eine flexible Kupplung aufweisen, und zwar zwischen dem Ausgangs­ glied und einem drehbaren Teil der Verbindungs- bzw. Gelenkmittel.

6. Vorrichtung nach Anspruch 5, wobei die flexible Kupplung ein Kabel oder Seil ist.

7. Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Verbindungs- oder Gelenk­ mittel ein oberes Lager aufweisen, welches die Kopfstütze für eine Schwenk­ bewegung entgegen der Vorspannung einer Feder lagert, ferner ein unteres Glied gelagert zur Drehung unter dem Einfluß des Motors und schließlich ei­ ne sich vertikal erstreckende Betätigerstruktur, welche die Kopfstütze und das untere Glied derart verbindet, um die Kopfstütze bei Drehung des unte­ ren Gliedes zu verschwenken.

8. Vorrichtung nach Anspruch 7, wobei die Betätigerstruktur mit der Kopf­ stütze derart verbunden ist, daß die Kopfstütze unter dem Einfluß der Rück­ endefahrzeugzusammenstoßkraft verschwenkt wird.

9. Vorrichtung nach Anspruch 8, wobei die Betätigerstruktur ein Paar von sich vertikal erstreckenden Streifen aufweist und eine Betätigerplatte oder -tafel aufgehängt durch und zwischen den Streifen.