Stand der Technik Eine Verriegelungseinrichtung für höheneinstellbare Kopfstützen ist aus der DE 33 01 073 C2 bekannt. Dabei sind die innerhalb einer Führungshülse verschieb- bar geführten Tragschienen zumindest in ihrem Endbereich mit einer Rastaus- nehmung versehen, in die eine verformbare Schenkelfeder eingreift. Auf diese Weise soll verhindert werden, daß die Kopfstütze mit samt ihren Tragstangen vollständig aus der Rückenlehne des Fahrzeugsitzes herausgezogen werden kann.

Weiterhin sind Vorrichtungen zur Höhenverstellung der Kopfstützen von Fahr- zeugsitzen bekannt, bei denen die Tragstangen über gleichmäßig verteilt an- geordnete Rastausnehmungen verfügen, in die eine federnde Raste eingreift.

Eine Verstellung der Kopfstütze erfordert demzufolge eine Kraft, die die Ver- rastung der Kopfstütze aufhebt. Somit kann vom jeweiligen Insassen die ent- sprechende Position der Kopfstütze auf die individuelle Körpergröße einjustiert werden. Leider weisen derartige Verstelleinrichtungen für den Fall eines Unfalls keine ausreichende Sicherheit auf. Während eines Verkehrsunfalls mit einem Aufprall auf das Heck das Fahrzeuges wird der Kopf des Insassen nach hinten in Richtung auf die Kopfstütze geschleudert. Dadurch besteht insbesondere bei einer zu niedrig eingestellten Kopfstütze die Gefahr, daß sich die im Fahrzeug- sitz verankerte Kopfstütze einschiebt, wodurch es zu einer Überdehnung der Halswirbelsäule, also zu einem Schleudertrauma kommen kann. Während modernere Kraftfahrzeuge insbesondere die Bewegung des Kopfes der Fahr- zeuginsassen nach vorne durch Airbags aufhalten und abfedern, ist bislang für die Bewegung des Kopfes eines Fahrzeuginsassen nach hinten noch keine geeignete Sicherheitseinrichtung entwickelt worden.

Darstellung der Erfindung Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die vorgenannten Probleme zu beseitigen und folglich eine individuell einstellbare Kopfstütze zu schaffen, deren Einschieben in die Rückenlehne des Fahrzeugsitzes während eines Unfalls mit Sicherheit vermieden wird.

Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst. Danach soll das Sperrelement als in linearer Bewegungsrichtung wirkender Freilauf ausgebil- det sein, der in einer Sperrstellung einen Einschub der Tragstange in die Auf- nahme verhindert und über ein Betätigungselement entriegelbar ist. Folglich äßt sich die Kopfstütze in einer entsperrten Stellung des Sperrelements problemlos individuell an die Größe des Fahrers oder Beifahrers einstellen. In der gesperr- ten Stellung des Sperrelements ist die Kopfstütze aber derart verriegelt, daß sie

auch während eines Unfalls nicht in Richtung der Rückenlehne verstellt werden kann.

Der Erfindung liegt weiterhin der Gedanke zugrunde, durch eine gezielte Ausbildung eines Klemmkörperträgers sowie eines Schaltringes mit zwischen diesen angeordneten federbelasteten Klemmkörpern eine Verschiebesperre für das Klemmelement zu erzeugen, das durch den Schaltring sowie den Klemm- körperträger hindurchtritt. Durch eine gezielte Verdrehung des Schaltringes gelangen die federbelasteten Klemmkörper in einen klemmenden Kontakt zu dem Klemmelement und verhindern dessen Bewegung in einer der beiden möglichen Achsrichtungen. Dieses Bauteil ist in besonderer Weise für die Verriegelung einer Kopfstütze eines Fahrzeugsitzes konzipiert, die den Insassen im Falle eines Unfalles eine erhöhte Sicherheit bietet. Da die Kopfstütze durch den auf sie aufprallenden Kopf nicht in die Rückenlehne hineinverschoben werden kann, faßt sich ein Schleudertrauma der Halswirbelsäule vermeiden.

Bevorzugte Ausführungsform der Erfindung sind durch die übrigen Ansprüche gekennzeichnet.

Nach einer bevorzugten Ausführungsform sind die Klemmkörper als drei Kugeln ausgeführt, die unter im wesentlichen gleichen Umfangswinkeln des Klemm- körperträgers angeordnet sind. Die Anzahl der Klemmkörper wie auch die Wahl der Geometrie stehen in engem Zusammenhang mit den durch Hertzsche Pressung zwischen den Klemmkörpern und dem Klemmelement zu übertrage- nden Kräften. Die Verwendung von Kugeln stellt hierbei die einfachste und gängigste Möglichkeit dar und die Verwendung von drei Kugeln am Umfang bietet den Vorteil, daß am Klemmelement weitere Verstell-und Arretiereinrich- tungen angeordnet werden können, ohne daß die Wirkung des Klemmkörperge- sperres beeinträchtigt wird.

Diese Arretiereinrichtungen sollen bei normaler Fahrt die Kopfstützen in der vorgegebenen Position halten.

Vorzugsweise sitzt der Schaltring kugelgelagert auf dem Klemmkörperträger.

Diese Lagerung gestattet mit einem Minimum an Reibung zwischen den beiden Elementen ein leichtes Verdrehen zwischen dem Klemmkörperträger sowie dem Schaltring. Hierdurch wird sichergestellt, daß beim Überschreiten eines vor- gegebenen Drehmoments, das auf den Schaltring wirkt, dieser sicher bewegt wird und diese Betätigung auch nach längerem betätigungslosen Einbau sicher- gestellt bleibt.

Vorzugsweise sind der Klemmkörperträger sowie der Schaltring aus Kunststoff oder Sintermetall gefertigt. Hierdurch läßt sich bei hohen Stückzahlen eine sehr kostengünstige Herstellung des Klemmkörpergesperres erreichen.

Nach einer bevorzugten Ausführungsform ist am Schaltring ein Massenkörper befestigt. Dieser bewirkt, daß der Schaltring bei Überschreiten einer vorgegebe- nen Beschleunigung oder Verzögerung durch dessen Trägheit gegenüber dem Klemmkörperträger verdreht wird und das Klemmkörpergesperre aktiviert wird.

Bei der erfindungsgemäßen Verwendung des Klemmkörpergesperres als axial wirkende Arretierung für die Kopfstütze eines Fahrzeugsitzes kann es, sobald eine zu hohe Beschleunigung oder Verzögerung auf den exzentrisch angeord- neten, trägen Massenkörper wirkt, unabhängig von einer Zufuhr elektrischer Signale, vollstandig mechanisch betätigt werden.

Alternativ kann die Bewegung des Schaltringes auch durch ein elektrisches Signal auslösbar sein. Diese Ausführungsform bietet sich immer dort an, wo die Aktivierung des Klemmkörpergesperres Teil eines gesamten Wirkungskonzeptes ist, im Rahmen dessen auch andere Elemente gesteuert ausgelöst werden sollen.

Im konkreten Beispiel der Kopfstütze für einen Fahrzeugsitz kann bspw. das elektrische Signal vom ABS-Sensor oder aber dem Ausklappen eines Überroll- bügels ausgelöst werden.

Nach einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung weist die Lauffläche Be- triebsabschnitte sowie Sperrabschnitte auf, wobei die Betriebsabschnitte und Sperrabschnitte gegenüber den Sperrabschnitten erhöht sind und jeweils eine

flache Mulde aufweisen. Die flache Mulde, innerhalb derer die Klemmkörper im nicht arretierten Zustand des Klemmkörpergesperres liegen, definiert den mecha- nischen Auslösewiderstand des Klemmkörpergesperres, da die Klemmkörper gegen die Vorspannkraft der Federn aus der Vertiefung der flachen Mulde über einen angrenzenden, leicht erhöhten Abschnitte angehoben werden muß, bevor er unter einer teilweisen Entlastung der Federn in den Sperrabschnitt übergeht.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen Nachfolgend wird die Erfindung an einem Ausführungsbeispiel anhand der beigefügten Figuren beschrieben, in denen Figur 1 eine schematische Ansicht des erfindungsgemäßen Klemm- körpergesperres darstellt, Figur 2 eine Schnittansicht der Vorrichtung in Figur 1 zeigt, wobei das Klemmkörpergesperre nicht aktiviert ist ; Figur 3 den Schaltring mit der Lauffläche und den darauf aufliegenden federbelasteten Klemmkörpern zeigt ; Figur 4 der Darstellung in Figur 2 entspricht, wobei jedoch das Klemmkörpergesperre aktiviert ist ; und Figur 5 eine Rückenlehne eines Fahrzeugsitzes mit einer höhenein- stellbaren Kopfstütze zeigt.

Weg der Ausführung der Erfindung Figur 1 zeigt schematisch das erfindungsgemäße Sperrelement 10 am Beispiel eines Klemmelements 12, wie es gemäß Figur 5 ais Tragstange 38 bei der Verankerung von Kopfstützen in Kraftfahrzeugsitzen zur Anwendung gelant.

Das Klemmelement 12 ist aus Metall gefertigt und vorzugsweise als Vollmaterial

ausgeführt. In regelmäßigen Abständen sind am Klemmelement 12 Einrastnuten 14 angebracht, die keine Funktion im Zusammenhang mit dem Klemmkörperge- sperre besitzen, sondern vielmehr mit einem federvorgespannten Einrastkörper (nicht dargestellt) zusammenwirken, der ohne die Verwendung von Werkzeugen die Höhenverstellung des Klemmelements 12 und das anschließende Einrasten in einer neu justierten Position gestattet.

Das Sperrelement 10 besteht im wesentlichen aus einem Klemmkörperträger 16 sowie einem Schaltring 18, der relativ zum Klemmkörperträger 16 verdrehbar ist. Der Klemmkörperträger 16 sowie der Schaltring 18 sind koaxial zueinander angeordnet, und vorzugsweise ist der Schaltring 18 auf dem Klemmkörperträger 16 mittels Kugeln gelagert. Einer der beiden Ringe wird ortsfest gehalten, während der andere Ring relativ zum ersten Ring verdrehbar ausgeführt ist. Die Verdrehung kann auf vielerlei Weise durchgeführt werden, wobei für den hier dargestellten Fall eines uniaxial wirkenden Klemmkörpergesperres zum Blockie- ren der Einschubbewegung einer Kopfstütze in einem Fahrzeugsitz der Klemm- körperträger 16 ortsfest im Fahrzeugsitz befestigt sein kann und am Schaltring 18 einseitig ein Gewicht 18a (siehe Figur 4) befestigt sein kann, dessen Trägheit beim Auftreten von Beschleunigungs-oder Verzögerungskräften zu einer relati- ven Drehbewegung des Schaltringes 18 gegenüber dem Klemmkörperträger 16 führt.

Sowohl der Klemmkörperträger 16 als auch der Schaltring 18 können aus Metall oder Kunststoff gefertigt sein, wobei im Falle einer Fertigung aus Kunststoff sich ein Spritzgußverfahren und im Falle einer Metallausführung bspw. ein Sinter- werkstoff besonders eignen. Die Wahl des Werkstoffes für den Klemmkörp- erträger 16 sowie den Schaltring 18 sind selbstverständlich von den zu über- tragenden Klemmkräften aber auch der Stückzahl bei der Fertigung der Bauele- ment abhängig.

Wie aus Figur 2 ersichtlich ist, in der, wie auch in den nachfolgenden Figuren, jeweils gleiche Bauteile mit denselben Referenzziffern bezeichnet sind, befindet sich zwischen dem Klemmkörperträger 16 und dem Schaltring 18 eine Mehr-

zahl von Klemmkörpern 22, die vorzugsweise als Kugeln ausgeführt sind. Die im nachfolgenden als Klemmrollen bezeichneten Klemmkörper 22 befinden sich in einem Klemmkörperraum 24, der im Klemmkörperträger 16 gebildet ist. Der Klemmkörperraum 24 ist auf die Geometrie des Klemmkörpers abgestimmt und im Falle von Klemmrollen eine Bohrung, die mit einer geringen Neigung in Radialrichtung im wesentlichen axial im Klemmkörperträger ausgeführt ist. Die geeignetste Neigung bestimmt sich aus dem Reibwert, der dem Tangens des Reibwinkels entspricht. Für Reibwinkel, die üblicherweise im Bereich von 34 Grad liegen, ergibt eine Neigung von 6-8 Grad, im Bereich derer die Vorrich- tung betriebssicher arbeitet. Neben der Führung der Klemmrolle im Klemm- körperraum 24 werden die Klemmrollen zusätzlich durch eine Druckfeder 26 sowie eine Lauffläche 28 am Schaltring in ihrer Position gehalten. Die Druckfe- dern 26 sind jeweils im Klemmkörperraum 24 befestigt.

Der Innendurchmesser des Klemmkörperträgers 16 sowie der Außendurch- messer des Klemmelementes 12 sind so aufeinander abgestimmt, daß zwischen den beiden Bauelementen eine Spielpassung besteht und daher, wenn das Sperrelement nicht betätigt ist, das Klemmelement 12 sowohl in Pfeilrichtung A als auch in Pfeilrichtung B axial verschiebbar ist. Die Verbindung zwischen Klemmkörperträger 16 und Schaltring ist in Figur 2 schematisch dargestellt, und es besteht eine Vielzahl von Möglichkeiten neben der dargestellten Kugellage- rung, diese beiden Bauteile miteinander zu verbinden und gleichzeitig relativ zueinander verdrehbar zu gestalten.

Figur 3 verdeutlicht eine Möglichkeit, den Schaltring 18 auszuführen. Hierbei ist die Lauffläche 28 von besonderem Interesse. Die Lauffläche täßt sich hierbei in Betriebsabschnitte 30 sowie Sperrabschnitte 32 unterteilen. In dem in Figur 3 dargestellten Beispiel befinden sich die drei Klemmrollen 22 jeweils im Betriebsabschnitt 30 der Lauffläche 28 und entsprechen somit der in Figur 2 gezeigten Position, in der das Klemmkörpergesperre nicht aktiviert ist.

Wie aus Figur 3 deutlich ist, sind die Betriebsabschnitte 30 leicht muldenförmig ausgeführt, d. h. beim Drehen des Schaltringes 18 in eine beliebige Rotations-

richtung muß durch die relativen Erhöhungen im Übergangsbereich zwischen Betriebsabschnitten 30 und Sperrabschnitten 32 jeweils ein Widerstand über- wunden werden, da die Druckfedern 26 stärker als im Betriebszustand 30 zusammengedrückt werden müssen. Wird dieser Widerstand überwunden, so gelangen nach einer Drehung des Schaltringes 18 relativ zum dazugehörigen Klemmkörperträger 16 die Klemmkörper 22 in den Bereich der Sperrabschnitte, in denen das Sperrelement aktiviert ist. Nach dem Überwinden des anfäng- lichen Widerstandes wird die relative Drehbewegung zwischen Schaltring 18 und Klemmkörperträger 16 durch die Wirkung der Federn 26 unterstützt, die während der Bewegung der Klemmkörper 22 auf den geneigten Abgleitflächen 34 eine zusätzliche Drehbewegungskomponente erzeugen. Somit faßt sich das Sperrelement nach dem Überwinden eines einstellbaren, anfänglichen Wider- standes durch die Kugellagerung 20 der beiden relativ zueinander bewegbaren Ringe und die Mitwirkung der Druckfeder 26 sehr leicht in den aktivierten, d. h. gesperrten Zustand überführen.

Figur 4 stellt den aktivierten, d. h. gesperrten Zustand der Vorrichtung 10 dar.

Die Klemmrolle 22 ist in Richtung auf das Klemmelement 12 verfahren und drückt gegen das Klemmelement 12. Aufgrund der Druckfeder 26 wird die Klemmrolle in dieser Position gehalten und eine Bewegung des Klemmelemen- tes 12 ist nur in Pfeilrichtung B möglich. Eine Bewegung entgegengesetzt zur dargestellten Pfeilrichtung B führt zu einem starken Verklemmen der Klemmrolle 22 zwischen dem Klemmkörperraum 24 und dem Klemmelement 12, wodurch eine Bewegung entgegengesetzt zur Pfeilrichtung B wirkungsvoll unterbunden wird.

Schließlich ist in Figur 5 eine Kopfstütze 35 dargestellt, die gegenüber einer Rückenlehne 36 eines nicht näher dargestellten Fahrzeugsitzes mittels zweier Tragstangen 37 und 38 höhenverstellbar ist. Zu diesem Zweck weist die Rük- kenlehne 36 in ihrem Rahmen Aufnahmen 40 auf, innerhalb welcher die Tragstangen 37 und 38 mit samt der daran befestigten Kopfstütze 35 verschieb- bar sind. Bestandteil von zumindest einer dieser Aufnahmen 40 ist das zuvor erläuterte Sperrelement 10, das mit der als Klemmelement 12 wirkenden Trag-

stange 38 zusammenwirkt. Das Sperrelement 10 kann dabei über eine zentrale Steuereinheit 41 eines ABS-Systems oder einer Auslöseeinrichtung eins Airbags betätigt werden.

Wie bereits erwähnt wurde, kann eine Verdrehung des Schaltringes 18 des Sperrelementes 10 entweder durch die Anbringung eines exzentrisch befestigten Gewichts geschehen, dessen Trägheit beim Auftreten hoher Beschleunigungs- oder Verzögerungskräfte zu einem Verdrehen des Schaltringes relativ zum Klemmkörperträger führt. Alternativ kann eine geeignete Verdrehvorrichtung für den Schaltring ebenfalls im Lehnenbereich des Fahrzeugsitzes installiert sein, die bspw. elektrisch betätigbar ist und über ein vom ABS-Sensor kommendes Signal auslösbar ist. Da es sich bei der Verwendung des Sperrelementes zum Blockieren der Einschubbewegung einer Kopfstütze in einem Fahrzeugsitz um eine nur im Notfall zu betätigende Einrichtung handelt, können der Klemmkörp- erträger sowie der Schaltring aus Kunststoff gefertigt sein. Tritt nach der Aus- lösung der Einrichtung und einer Axialkraft auf das Klemmelement eine ent- sprechende Verformung der Bauteile auf, so stellt dies kein Problem dar, da es sich hierbei im Vegleich zu dem überlicherweise sonst auftretenden Schaden am Fahrzeug nur um eine Marginalie handelt und zudem ein solcher Schaden in Verbindung mit einem Kraftfahrzeugunfall nur selten, und hoffentlich über- haupt nicht, auftritt. Durch die in Figur 3 dargestellte Verwendung von drei Klemmrollen täßt sich zudem unabhängig vom dargestellten Klemmkörperge- sperre eine axiale Verstellung der Höhe der Kopftstütze durch das Zusammen- wirken der Einrastnuten 14 (siehe Figur 1) mit geeigneten Einrastelementen durchführen. Somit laft sich eine beschleunigungsabhängige Verriegelung der Kopfstütze 35 erreichen und die Sicherheit für die Fahrzeuginsassen erhöhen.