專利名稱：一種用于追尾碰撞頸部保護(hù)的主動(dòng)頭枕機(jī)構(gòu)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種座椅系統(tǒng)頭枕部分的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，用于追尾碰撞下乘員的頸部保護(hù)，屬于 汽車內(nèi)飾設(shè)備技術(shù)領(lǐng)域。
技術(shù)背景交通事故的形態(tài)分為正面碰撞、側(cè)面碰撞、追尾碰撞和行人碰撞。根據(jù)2004年交通事故 統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，在機(jī)動(dòng)車事故總數(shù)中，正面碰撞占23.9%，側(cè)面碰撞占38%，追尾碰撞占15.5%。 對乘員保護(hù)策略的研究是針對上述形態(tài)中的追尾碰撞，追尾碰撞發(fā)生頻率高，雖然造成乘員 的致命傷害和車體的嚴(yán)重變形均相對較小，但會(huì)對前車乘員造成頸部揮鞭傷，其社會(huì)支出也 與日俱增。頸部保護(hù)以座椅系統(tǒng)為主，其保護(hù)原理是，通過座椅系統(tǒng)的靠背和頭枕限制在尾撞時(shí)頭 部相對上軀干向后的運(yùn)動(dòng)，從而減小揮鞭傷的風(fēng)險(xiǎn)。傳統(tǒng)的主動(dòng)頭枕一般為純機(jī)械結(jié)構(gòu)，主要設(shè)計(jì)思路有兩種，第一種靠乘員與座椅的相對 運(yùn)動(dòng)推動(dòng)和頭枕相連的連桿機(jī)構(gòu)，進(jìn)而推動(dòng)頭枕靠近乘員頭部，如SAAB主動(dòng)頭枕，在碰撞過 程中，乘員由于慣性向后壓迫座椅，通過空間連桿機(jī)構(gòu)啟動(dòng)頭枕，該方案可以利用碰撞的能 量，但響應(yīng)時(shí)間長，有可能在頭枕起作用之前，揮鞭傷就已經(jīng)發(fā)生；第二種靠碰撞能量觸發(fā) 頭枕，由彈簧驅(qū)動(dòng)，頭枕機(jī)構(gòu)雖然運(yùn)動(dòng)可逆，但不可以自行收攏，需要外部施加力(如手推 動(dòng))來使其收攏。目前，汽車主動(dòng)安全系統(tǒng)一般是通過傳感裝置得到引導(dǎo)車與跟隨車的車間距、相對速度 和相對加速度等跟車信息，進(jìn)而使用算法計(jì)算和判斷跟馳行為的安全度。如何更好地保護(hù)乘 員，使主動(dòng)安全系統(tǒng)與頭枕相結(jié)合，根據(jù)跟車信息進(jìn)行危險(xiǎn)程度判斷，在碰撞發(fā)生前啟動(dòng)頭 枕，是當(dāng)前需要解決的技術(shù)問題。 發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的是提供一種用于追尾碰撞頸部保護(hù)的主動(dòng)頭枕機(jī)構(gòu)，該機(jī)構(gòu)根據(jù)汽車主動(dòng) 安全系統(tǒng)對于碰撞發(fā)生危險(xiǎn)的判斷，調(diào)整頭枕和汽車乘員頭部的距離，從而避免和減少在追 尾碰撞下汽車乘員頸部的傷害。 本發(fā)明的技術(shù)方案如下一種用于追尾碰撞頸部保護(hù)的主動(dòng)頭枕機(jī)構(gòu)，其特征在于該機(jī)構(gòu)包括控制模塊、驅(qū)動(dòng) 電機(jī)和連桿驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)，控制模塊和驅(qū)動(dòng)電機(jī)通過信號線連接；所述的連桿驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)包括平行 布置的上十字連桿機(jī)構(gòu)、下十字連桿機(jī)構(gòu)和與電機(jī)相連的驅(qū)動(dòng)絲杠；在所述的驅(qū)動(dòng)絲杠的兩 端設(shè)有旋向相反的螺紋，分別與相應(yīng)的第一滑動(dòng)螺母和第二滑動(dòng)螺母相配合；所述的上十字 連桿機(jī)構(gòu)由第一連桿、第二連桿和轉(zhuǎn)動(dòng)副C組成，下十字連桿機(jī)構(gòu)由第三連桿、第四連桿和
轉(zhuǎn)動(dòng)副D組成；所述的第一連桿的一端通過轉(zhuǎn)動(dòng)副與第一滑動(dòng)螺母上端面連接，另一端通過 含有轉(zhuǎn)動(dòng)副和滑動(dòng)副的兩自由度的運(yùn)動(dòng)副與頭板連接；所述的第二連桿的一端通過轉(zhuǎn)動(dòng)副與 第二滑動(dòng)螺母的上端面連接，另一端通過含有轉(zhuǎn)動(dòng)副和滑動(dòng)副的兩自由度的運(yùn)動(dòng)副與頭板連 接；所述的第三連桿的一端通過轉(zhuǎn)動(dòng)副與第一滑動(dòng)螺母的下端面連接，另一端通過轉(zhuǎn)動(dòng)副F 與第六連桿與連接，第六連桿通過轉(zhuǎn)動(dòng)副H與頭板連接；所述的第四連桿的一端通過轉(zhuǎn)動(dòng)副 與第二滑動(dòng)螺母下端面連接，另一端通過轉(zhuǎn)動(dòng)副E與第五連桿連接，第五連桿通過轉(zhuǎn)動(dòng)副H 與頭板連接。本發(fā)明所述的驅(qū)動(dòng)絲杠采用兩根旋向相反的絲杠通過聯(lián)軸器連接而成。所述的含有轉(zhuǎn)動(dòng) 副和滑動(dòng)副的兩自由度的運(yùn)動(dòng)副采用在滑槽中設(shè)置轉(zhuǎn)鉸的結(jié)構(gòu)；或者采用在滑塊上設(shè)置轉(zhuǎn)鉸 的結(jié)構(gòu)。所述的轉(zhuǎn)動(dòng)副C和轉(zhuǎn)動(dòng)副D采用一根通軸。本發(fā)明所述的控制模塊采用單片機(jī)或車載電腦。本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有以下優(yōu)點(diǎn)及突出性效果①頭枕系統(tǒng)與主動(dòng)安全系統(tǒng)相結(jié) 合。主動(dòng)安全系統(tǒng)根據(jù)對跟馳行為安全度的判斷，觸發(fā)電機(jī)，啟動(dòng)頭枕。②頭枕展開裝置運(yùn) 動(dòng)可逆，展開和收攏運(yùn)動(dòng)都由電機(jī)驅(qū)動(dòng)。傳統(tǒng)的主動(dòng)頭枕一般為純機(jī)械結(jié)構(gòu)，有響應(yīng)時(shí)間長 或不可自行收攏的不足?！驒C(jī)電結(jié)合，啟動(dòng)時(shí)間提前。傳統(tǒng)主動(dòng)頭枕在追尾碰撞發(fā)生后起作 用，由碰撞能量觸發(fā)；而本發(fā)明主動(dòng)頭枕通過與主動(dòng)安全系統(tǒng)結(jié)合，在追尾碰撞發(fā)生前啟動(dòng) 頭枕，提高了頭枕對頸部的保護(hù)作用。


圖1為主動(dòng)頭枕機(jī)構(gòu)的三維結(jié)構(gòu)示意圖。圖2為圖l拆下頭板后的三維結(jié)構(gòu)示意圖(正視圖)。圖3為圖l拆下頭板后的三維結(jié)構(gòu)示意圖(仰視圖)。圖中l(wèi)一控制模塊；2—電機(jī)；3 —驅(qū)動(dòng)絲杠；4一第一軸承座；5 —第二軸承座；6 —支 撐板；7 —第一滑動(dòng)螺母；8 —第二滑動(dòng)螺母；9 —第一連桿；IO —第二連桿；ll一第三連桿； 12 —第四連桿；14一第五連桿；15 —第六連桿；16 —第一滑軌；17 —第二滑軌；18 —轉(zhuǎn)鉸； 19一滑槽；20—固定鉸座；21 —頭板。
具體實(shí)施方式
下面結(jié)合附圖對本發(fā)明的原理、具體結(jié)構(gòu)和工作過程作進(jìn)一步的說明。圖1 3為本發(fā)明提出的用于追尾碰撞頸部保護(hù)的主動(dòng)頭枕機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)示意圖，該機(jī)構(gòu)包 括控制模塊l、驅(qū)動(dòng)電機(jī)2和連桿驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)，控制模塊l和驅(qū)動(dòng)電機(jī)通過信號線連接；所述 的連桿驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)包括平行布置的上十字連桿機(jī)構(gòu)、下十字連桿機(jī)構(gòu)和與電機(jī)相連的驅(qū)動(dòng)絲杠 3;所述的控制模塊l采用單片機(jī)或車載電腦，在危險(xiǎn)工況發(fā)生時(shí)，給電機(jī)2觸發(fā)信號；所述的驅(qū)動(dòng)絲杠3通過軸承座4和軸承座5固定在支撐板6上，驅(qū)動(dòng)絲杠3的兩端設(shè)有旋向相反 的螺紋，分別與相應(yīng)的第一滑動(dòng)螺母7和第二滑動(dòng)螺母8相配合，所述的驅(qū)動(dòng)絲杠采用一根 或采用由聯(lián)軸器連接的兩根旋向相反的絲杠構(gòu)成；所述的第一滑動(dòng)螺母7和第二滑動(dòng)螺母8
的后端面分別與支撐板6滑動(dòng)配合，支撐板6作為頭枕機(jī)構(gòu)的支撐與座椅相連；所述的上十 字連桿機(jī)構(gòu)由第一連桿9、第二連桿10和轉(zhuǎn)動(dòng)副C組成；下十字連桿機(jī)構(gòu)由第三連桿ll、第 四連桿12和轉(zhuǎn)動(dòng)副D組成；所述的轉(zhuǎn)動(dòng)副C和轉(zhuǎn)動(dòng)副D可以共用一根通軸，也可以分別使用 轉(zhuǎn)鉸來實(shí)現(xiàn)；所述的第一連桿9的一端通過轉(zhuǎn)動(dòng)副A與第一滑動(dòng)螺母7的上端面連接，另一 端通過含有轉(zhuǎn)動(dòng)副和滑動(dòng)副的兩自由度的運(yùn)動(dòng)副G與頭板21連接，所述的轉(zhuǎn)動(dòng)副G可以由轉(zhuǎn) 鉸18在第一滑軌16中的滑槽19滑動(dòng)來實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)動(dòng)和滑動(dòng)，或者采用在滑塊上設(shè)置轉(zhuǎn)鉸的結(jié)構(gòu)， 第一滑軌16固定在頭板21上，頭板21在追尾碰撞時(shí)，支撐乘員的頭部；所述的第二連桿 10的一端通過轉(zhuǎn)動(dòng)副B與第二滑動(dòng)螺母8的上端面連接，另一端通過含有轉(zhuǎn)動(dòng)副和滑動(dòng)副的 兩自由度的運(yùn)動(dòng)副I與頭板21連接，所述的轉(zhuǎn)動(dòng)副I可以由轉(zhuǎn)鉸在第二滑軌17中的滑槽滑 動(dòng)來實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)動(dòng)和滑動(dòng)，或者采用在滑塊上設(shè)置轉(zhuǎn)鉸的結(jié)構(gòu)，第二滑軌17固定在頭板21上； 所述的第三連桿11的一端通過轉(zhuǎn)動(dòng)副與第一滑動(dòng)螺母7的下端面連接，另一端通過轉(zhuǎn)動(dòng)副F 與第六連桿15連接，第六連桿15通過轉(zhuǎn)動(dòng)副H與固定鉸座20連接，固定鉸座20固定在頭 板21上；所述的第四連桿12的一端通過轉(zhuǎn)動(dòng)副與第二滑動(dòng)螺母8下端面連接，另一端通過 轉(zhuǎn)動(dòng)副E與第五連桿14連接，第五連桿14通過轉(zhuǎn)動(dòng)副H與固定鉸座20連接。 下面說明頭枕的運(yùn)動(dòng)原理在危險(xiǎn)工況發(fā)生時(shí)，控制模塊1給電機(jī)2觸發(fā)信號，電機(jī)2正轉(zhuǎn)，通過驅(qū)動(dòng)螺桿3旋向 相反的螺紋帶動(dòng)第一滑動(dòng)螺母7和第二滑動(dòng)螺母8相向運(yùn)動(dòng)，第一滑動(dòng)螺母7和第二滑動(dòng)螺 母8距離減小，進(jìn)而帶動(dòng)第一連桿9和第二連桿10之間的夾角ZACB減小，第三連桿ll和 第四連桿12之間的夾角ZEDF減小。運(yùn)動(dòng)副D、運(yùn)動(dòng)副E、運(yùn)動(dòng)副H和運(yùn)動(dòng)副F在幾何上構(gòu) 成菱形DEHF，所以ZEHF^ZEDF， ZEHF隨著ZEDF的減小而減小。由于頭板21與第一滑軌 16、第二滑軌17和固定鉸座20固連，所以在上述連桿夾角減小的情況下，頭板21與支撐板 6之間的水平距離增加，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)了頭枕的展開。在危險(xiǎn)工況結(jié)束時(shí)，控制模塊1給電機(jī)2觸發(fā)信號，電機(jī)2反轉(zhuǎn)，通過驅(qū)動(dòng)螺桿3旋向 相反的螺紋帶動(dòng)第一滑動(dòng)螺母7和第二滑動(dòng)螺母8相背運(yùn)動(dòng)，第一滑動(dòng)螺母7和第二滑動(dòng)螺 母8距離增加，進(jìn)而帶動(dòng)第一連桿9和第二連桿IO之間的夾角ZACB增加，第三連桿ll和 第四連桿12之間的夾角ZEDF增加。運(yùn)動(dòng)副D、運(yùn)動(dòng)副E、運(yùn)動(dòng)副H和運(yùn)動(dòng)副F在幾何上構(gòu) 成菱形DEHF，所以ZEHF二ZEDF， ZEHF隨著ZEDF的增加而增加。由于頭板21與第一滑軌 16、第二滑軌17和固定鉸座20固連，所以在上述連桿夾角增加的情況下，頭板21與支撐板 6之間的水平距離減小，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)了頭枕的收攏。
權(quán)利要求
1. 一種用于追尾碰撞頸部保護(hù)的主動(dòng)頭枕機(jī)構(gòu)，其特征在于該機(jī)構(gòu)包括控制模塊、驅(qū) 動(dòng)電機(jī)和連桿驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)，控制模塊和驅(qū)動(dòng)電機(jī)通過信號線連接；所述的連桿驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)包括平 行布置的上十字連桿機(jī)構(gòu)、下十字連桿機(jī)構(gòu)和與電機(jī)相連的驅(qū)動(dòng)絲杠；所述的驅(qū)動(dòng)絲杠的兩 端設(shè)有旋向相反的螺紋，分別與相應(yīng)的第一滑動(dòng)螺母(7)和第二滑動(dòng)螺母(8)相配合；所 述的上十字連桿機(jī)構(gòu)由第一連桿(9)、第二連桿(10)和轉(zhuǎn)動(dòng)副C組成，下十字連桿機(jī)構(gòu)由 第三連桿(11)、第四連桿(12)和轉(zhuǎn)動(dòng)副D組成；所述的第一連桿的一端通過轉(zhuǎn)動(dòng)副與第一 滑動(dòng)螺母上端面連接，另一端通過含有轉(zhuǎn)動(dòng)副和滑動(dòng)副的兩自由度的運(yùn)動(dòng)副與頭板連接；所 述的第二連桿的一端通過轉(zhuǎn)動(dòng)副與第二滑動(dòng)螺母的上端面連接，另一端通過含有轉(zhuǎn)動(dòng)副和滑 動(dòng)副的兩自由度的運(yùn)動(dòng)副與頭板連接；所述的第三連桿的一端通過轉(zhuǎn)動(dòng)副與第一滑動(dòng)螺母的 下端面連接，另一端通過轉(zhuǎn)動(dòng)副F與第六連桿(15)連接，第六連桿(15)通過轉(zhuǎn)動(dòng)副H與 頭板連接；所述的第四連桿(12)的一端通過轉(zhuǎn)動(dòng)副與第二滑動(dòng)螺母下端面連接，另一端通 過轉(zhuǎn)動(dòng)副E與第五連桿(14)連接，第五連桿(14)通過轉(zhuǎn)動(dòng)副H與頭板連接。
2. 按照權(quán)利要求l所述的用于追尾碰撞頸部保護(hù)的主動(dòng)頭枕機(jī)構(gòu)，其特征在于所述的 驅(qū)動(dòng)絲杠采用由聯(lián)軸器連接的兩根旋向相反的絲杠構(gòu)成。
3. 按照權(quán)利要求l所述的用于追尾碰撞頸部保護(hù)的主動(dòng)頭枕機(jī)構(gòu)，其特征在于所述的 含有轉(zhuǎn)動(dòng)副和滑動(dòng)副的兩自由度的運(yùn)動(dòng)副采用在滑槽中設(shè)置轉(zhuǎn)鉸的結(jié)構(gòu)；或者采用在滑塊上 設(shè)置轉(zhuǎn)鉸的結(jié)構(gòu)。
4. 按照權(quán)利要求l所述的用于追尾碰撞頸部保護(hù)的主動(dòng)頭枕機(jī)構(gòu)，其特征在于所述的 轉(zhuǎn)動(dòng)副C和轉(zhuǎn)動(dòng)副D共用一根通軸。
5. 按照權(quán)利要求l所述的用于追尾碰撞頸部保護(hù)的主動(dòng)頭枕機(jī)構(gòu)，其特征在于所述的控制模塊采用單片機(jī)或車載電腦。
全文摘要
一種用于追尾碰撞頸部保護(hù)的主動(dòng)頭枕機(jī)構(gòu)，涉及一種座椅系統(tǒng)頭枕部分的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。該機(jī)構(gòu)包括控制模塊、驅(qū)動(dòng)電機(jī)和連桿驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)，控制模塊和驅(qū)動(dòng)電機(jī)通過信號線連接；所述的連桿驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)包括平行布置的上十字連桿機(jī)構(gòu)、下十字連桿機(jī)構(gòu)和與電機(jī)相連的驅(qū)動(dòng)絲杠。本發(fā)明與主動(dòng)安全系統(tǒng)相結(jié)合，根據(jù)汽車主動(dòng)安全系統(tǒng)對于碰撞發(fā)生危險(xiǎn)的判斷，調(diào)整頭枕和汽車乘員頭部的距離，從而避免和減少在追尾碰撞下汽車乘員頸部的傷害。
文檔編號B60N2/48GK101121386SQ20071017526
公開日2008年2月13日 申請日期2007年9月28日 優(yōu)先權(quán)日2007年9月28日
發(fā)明者青 周, 李克強(qiáng), 杜匯良, 喆 林 申請人:清華大學(xué)