專利名稱：用于追尾碰撞的頸部保護的平動吸能座椅的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種追尾碰撞乘員頸部保護座椅，屬于汽車被動安全技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
追尾碰撞事故是道路上最常見的碰撞形式之一，雖然其造成的乘員致命傷害相對較小，但由追尾碰撞事故造成的頸部損傷導(dǎo)致的社會性支出卻比較大。歐洲2008年出臺的 Euro NCAP防揮鞭傷協(xié)定，將其成人保護的36分里占到4分，引發(fā)揮鞭傷的研究熱潮。揮鞭 傷是指在追尾碰撞中，乘員頸部的揮鞭運動造成的損傷。目前關(guān)于其損傷機理還不明確，但 普遍認為減少乘員的軀干和頭部的相對運動能減少揮鞭損傷，同時已有汽車廠商基于這種 認識生產(chǎn)出降低揮鞭傷的座椅，并在碰撞中證明有效。目前，市場上已經(jīng)具有追尾碰撞乘員頸部保護的汽車座椅，主要有以下幾類一、座椅頭枕調(diào)節(jié)結(jié)構(gòu)保護乘員頸部。在追尾碰撞時，運用汽車主動安全技術(shù)，檢 測碰撞時的加速度信號，調(diào)節(jié)座椅頭枕的向前轉(zhuǎn)動，從而減少乘員追尾碰撞時的頭部和頸 部的相對轉(zhuǎn)動，有效的保護乘員的損傷?；蛘呷绲湫偷腁utoliv公司的自充氣頭枕SIHR系 統(tǒng)的追尾碰撞乘員頸部保護座椅。追尾碰撞發(fā)生時，乘員身體壓迫椅背，驅(qū)動椅背內(nèi)的大充 氣氣囊中的氣流流入頭枕內(nèi)的小充氣氣囊，此時椅背潰癟，頭枕向前鼓，有效的減少頭部和 頸部的相對運動，減少乘員的頸部損傷。還有SAAB公司的乘員追尾碰撞壓縮椅背，通過杠 桿機構(gòu)使頭枕向前的降低頸部損傷的追尾碰撞乘員頸部保護座椅。不管是使用主動頭枕還 是Autoliv公司以及SAAB公司的頭枕向前的追尾碰撞保護方案，因為附加機構(gòu)比較復(fù)雜， 成本高，使得座椅的附加質(zhì)量較大，不利于汽車輕量化和節(jié)能環(huán)保，難以大范圍推廣。二、座椅椅背后傾結(jié)構(gòu)保護乘員頸部。VOLVO公司的頭頸保護系統(tǒng)通過椅背和椅 墊之間的鉸鏈失效，吸收部分能量，使得座椅椅背后移，改變座椅的角度，使乘客的頸部、脊 椎所受的拉力減少，從而達到保護乘員的目的。主要的缺點是該座椅在高速追尾碰撞時， 椅背和椅墊之間的鉸鏈失效，椅背向后移動，使得乘員更容易其他方面的更大程度的損傷。 Autoliv公司的防尾部沖撞座椅(AWS)追尾碰撞時，座椅后仰，帶動座椅前端的金屬連接件 撕裂變形吸能，降低乘員的頸部損傷。該座椅的主要缺點是高速追尾碰撞時，乘員容易從椅 背滑出，造成其他的損傷。因此目前市場上的追尾碰撞乘員頸部保護座椅要么成本高，要么高速追尾碰撞保 護性能欠佳。追尾碰撞乘員頸部保護的座椅現(xiàn)在仍較難普及。

發(fā)明內(nèi)容
為了在高低速追尾碰撞時都能較好的保護乘員的頸部損傷，同時降低現(xiàn)有追尾碰 撞保護機構(gòu)給座椅增加的質(zhì)量，本發(fā)明的目的是提供一種用于追尾碰撞的頸部保護的平動 吸能座椅，在汽車追尾碰撞時座椅和乘員在一定的約束力作用下向后滑動一定的距離，既 能有效的減少乘員軀干和頭部的相對運動，降低乘員的頸部損傷，同時，在滑動過程中的約 束力能夠吸收一部分碰撞中本應(yīng)由乘員吸收的能量，也能降低乘員頸部的損傷。
本發(fā)明的技術(shù)方案如下用于追尾碰撞的頸部保護的平動吸能座椅，包括座椅頭枕，座椅椅背，座椅椅墊， 與汽車座椅椅墊固連的上滑軌，與汽車地板固連的下滑軌，座椅調(diào)節(jié)前后位置的滑道鎖止 機構(gòu)，其特征在于所述的平動吸能座椅還包括追尾碰撞平動吸能機構(gòu)，所述的平動吸能機 構(gòu)安裝在座椅椅墊的下方，且對稱布置在座椅的兩側(cè)；每個機構(gòu)包括鎖銷平板、彎曲鋼片圓 柱、吸能鋼片、牽引圓柱和限速擋塊；所述的鋼片彎曲圓柱和限速擋塊固定在鎖銷平板上， 彎曲鋼片圓柱在鎖銷平板的前端；所述的限速擋塊處在牽引圓柱的正后方，所述的吸能鋼 片放置在鎖銷平板的上方，吸能鋼片的一端繞過彎曲鋼片圓柱與牽引圓柱相連，另一端懸 空；所述的牽引圓柱固定在上滑軌上；所述的上滑軌設(shè)有平板導(dǎo)槽，所述的鎖銷平板由導(dǎo) 塊和平板兩部分組成，所述的導(dǎo)塊設(shè)置在平板導(dǎo)槽中，平板導(dǎo)槽的兩端設(shè)有前限位塊和后 限位塊，所述的鎖銷平板與后限位塊緊密接觸。本發(fā)明的技術(shù)特征還在于所述的限速擋塊采用中間開縫的矩形鋼片，所述的牽引圓柱的直徑大于限速擋塊上開的縫隙，所述的限速擋塊尾撞時發(fā)生塑性或者彈性變形。 所述的鎖銷平板設(shè)有鋼片擋板，吸能鋼片緊貼鋼片擋板，繞過彎曲鋼片圓柱，與牽弓I圓柱固 定。采用直接在上滑軌的上豎直板上開通槽，或采用在上滑軌的豎直板上外加導(dǎo)槽；所述的 平板導(dǎo)槽的長度范圍為50mm 150mm。本發(fā)明相比現(xiàn)有的技術(shù)，具有以下優(yōu)點①.本發(fā)明提出追尾碰撞平動吸能機構(gòu)，追尾碰撞時，座椅和乘員在一定的約束 力作用下向后平動一定的距離，追尾碰撞時座椅向后平動能夠有效的降低乘員軀干和頭部 的相對運動，減少乘員頸部的損傷。另外，追尾碰撞時，座椅受到一定的約束力，能夠吸收一 部分本應(yīng)由乘員吸收的能量，也能從一定程度上，降低乘員的整體損傷，從而降低乘員的頸 部損傷。同時，減少了乘員對座椅的椅背的作用力，能夠降低椅背和椅墊之間的鉸鏈的強度 要求，有利于車輛的輕量化。②.本發(fā)明設(shè)計一種能穩(wěn)定提供約束力吸能機構(gòu)。在實際的 追尾碰撞過程中，為很好的保護乘員的頸部損傷，要求平動吸能機構(gòu)提供的約束力盡可能 是平臺力，本發(fā)明提出的通過拉伸繞圓柱的鋼片，使其發(fā)生塑性變形的結(jié)構(gòu)，吸能恰能提供 穩(wěn)定的平臺力。不同的追尾碰撞條件下，最佳保護乘員頸部的吸能機構(gòu)的約束力有所不同， 可以通過調(diào)節(jié)鋼片的彎曲角度和調(diào)節(jié)鋼片繞圓柱的彎曲次數(shù)來實現(xiàn)。本發(fā)明可以結(jié)合主動 安全的部分技術(shù)，通過檢測乘員的體重等因素以及預(yù)測追尾碰撞時的嚴重程度，調(diào)節(jié)座椅 平動性能機構(gòu)的閾值，平動吸能時的約束力的大小，以及滑動的距離，實現(xiàn)對乘員頸部更好 的保護。③.本發(fā)明相比現(xiàn)有的追尾碰撞保護的座椅，具有質(zhì)量輕，所需空間小，對乘員頸 部保護效率高等特點。同時，本發(fā)明只要對現(xiàn)有的非追尾碰撞保護座椅稍加改動，就能實現(xiàn) 高效的對乘員頸部的保護。另外，本發(fā)明在追尾碰撞發(fā)生后，只需更換吸能鋼片，座椅其余 的部位均無需更換，因此，維修更換成本低。便于大范圍推廣。


圖1是用于追尾碰撞的頸部保護的平動吸能座椅的整體結(jié)構(gòu)圖。圖2a是平動吸能座椅的滑道部分鎖銷平板的結(jié)構(gòu)示意圖。圖2b是圖2a的側(cè)視圖。圖3是平動吸能座椅的滑道部分非追尾碰撞狀態(tài)時前視圖。
圖4是平動吸能座椅的滑道部分非追尾碰撞狀態(tài)時俯視圖。圖5是平動吸能座椅的滑道部分鎖止狀態(tài)示意圖。 圖6是平動吸能座椅的滑道部分非鎖止狀態(tài)示意圖。圖7是平動吸能座椅的滑道部分側(cè)視與局部示意圖。圖8是平動吸能座椅的滑道部分尾撞時吸能狀態(tài)示意圖。圖9是平動吸能座椅的滑道部分尾撞時吸能狀態(tài)局部放大示意圖。圖中1_座椅頭枕；2-座椅椅背；3-座椅椅墊；4-上滑軌；5-下滑軌；6_座椅滑道 鎖止機構(gòu)；7-座椅位置調(diào)節(jié)手柄；8-前限位塊；9-平板導(dǎo)槽；10-鎖銷平板；11-彎曲鋼片 圓柱；12-吸能鋼片；13-后限位塊；14-牽引圓柱；15-限速擋塊；16-復(fù)位彈簧；17-鋼片擋 板；18-導(dǎo)塊。
具體實施例方式下面結(jié)合附圖對本發(fā)明的原理、結(jié)構(gòu)和工作過程進行具體說明。圖1是用于追尾碰撞的頸部保護的平動吸能座椅的整體結(jié)構(gòu)示意圖，該平動吸能 座椅包括座椅頭枕1、座椅椅背2、座椅椅墊3、與汽車座椅椅墊固連的上滑軌4、與汽車地 板固連的下滑軌5、調(diào)節(jié)座椅前后位置的滑道鎖止機構(gòu)6以及座椅位置調(diào)節(jié)手柄7 ；所述的 平動吸能座椅還包括追尾碰撞平動吸能機構(gòu)，所述的平動吸能機構(gòu)安裝在座椅椅墊3的下 方，且對稱布置在座椅的兩側(cè)；每個平動吸能機構(gòu)包括鎖銷平板10、彎曲鋼片圓柱11、吸能 鋼片12、牽引圓柱14和限速擋塊15。圖2a是平動吸能座椅的滑道部分鎖銷平板的結(jié)構(gòu)示 意圖，所述的鋼片彎曲圓柱11和限速擋塊15固定在鎖銷平板10上，彎曲鋼片圓柱11在鎖 銷平板10的前端；所述的限速擋塊15處在牽引圓柱14的正后方，所述的吸能鋼片12放置 在鎖銷平板10的上方，吸能鋼片的一端繞過彎曲鋼片圓柱11與牽引圓柱14相連，另一端 懸空；所述的牽引圓柱14固定在上滑軌4上，在上滑軌4上設(shè)有平板導(dǎo)槽9，所述的鎖銷平 板10的一端為導(dǎo)塊18，所述的導(dǎo)塊18設(shè)置在平板導(dǎo)槽9中，鎖銷平板10可沿平板導(dǎo)槽9 滑動。平板導(dǎo)槽9的兩端設(shè)有前限位塊8和后限位塊13，所述的鎖銷平板10與后限位塊 13緊密接觸。圖3和圖4是非追尾碰撞狀態(tài)時座椅滑軌結(jié)構(gòu)的前視和俯視圖。圖5和圖6是非 追尾碰撞狀態(tài)時座椅鎖止和非鎖止狀態(tài)示意圖。由鎖止狀態(tài)(見圖5)，撥動位置調(diào)節(jié)手柄 7至非鎖止狀態(tài)(見圖6)，此時，座椅下滑軌5和上滑軌4可以相對滑動，乘員根據(jù)需求，向 前或者向后移動座椅至預(yù)期位置，然后釋放位置調(diào)節(jié)手柄，調(diào)節(jié)座椅前后位置的滑道鎖止 機構(gòu)6在復(fù)位彈簧16的作用下回到鎖止狀態(tài)。在位置調(diào)節(jié)過程中，由于后限位塊13限制 鎖銷平板10相對于座椅上滑軌4向后移動，而牽引圓柱14通過與限速擋塊15間的力的作 用，限制鎖銷平板10相對于上滑軌4的向前運動。這樣，鎖銷平板10以及鎖銷平板上的彎 曲鋼片圓柱11、限速擋塊15、復(fù)位彈簧16和鋼片擋板17始終和座椅上滑軌4 一起同步前 后移動。座椅在非嚴重追尾碰撞時，即在正常的座椅位置調(diào)節(jié)以及汽車正面、側(cè)面碰撞和 輕微的追尾碰撞等情況下，當調(diào)節(jié)位置的滑道鎖止機構(gòu)6在鎖止位置時，如圖5示，鎖銷平 板10的后端通過限制具有足夠剛度和強度的后限位塊13，阻止座椅的向前滑動，避免了在 正面碰撞時，乘員和座椅的向前移動，保證了正面碰撞時，追尾碰撞平動吸能座椅與普通汽車座椅一樣，能夠一定程度上保護乘員的安全。限速擋塊15能提供一定的力的閾值，當限 速擋塊15與牽引圓柱14之間的作用力低于該閾值時，平動吸能機構(gòu)不會生效。因此在輕 微追尾碰撞時，限速擋塊15通過限制與上滑軌4相固連的牽引圓柱14的運動來阻止上滑 軌4的向后滑動。圖7平動吸能座椅的滑道部分側(cè)視與局部示意圖。在座椅位置調(diào)節(jié)的滑道鎖止機 構(gòu)6正常鎖止時，且汽車追尾碰撞嚴重性超過一定程度，即當限速擋塊15與上滑軌4固連 的牽引圓柱14作用力超過限速擋塊15設(shè)定的閾值時，平動吸能機構(gòu)啟動。此時，鎖銷平板 10和上滑軌4能通過設(shè)在上滑軌4上的平板導(dǎo)槽9實現(xiàn)相對滑動；相對滑動時，鎖銷平板 10通過滑道鎖止機構(gòu)6鎖止，與座椅下滑軌5連接在一起，座椅上滑軌4相對向后滑動，從 而，實現(xiàn)座椅和乘員相對汽車地板向后滑動一定的距離，如圖8所示。
當平動吸能機構(gòu)生效時，在座椅和乘員向后滑動過程中，平動吸能機構(gòu)對上滑軌4 提供一定的較為穩(wěn)定的約束力，接近平臺力，從而吸收部分碰撞中的能量，有效的保護乘員 的頸部。平動吸能機構(gòu)提供的約束力是通過平動吸能機構(gòu)部分部件的塑性變形來實現(xiàn)。平 動吸能機構(gòu)獲得的穩(wěn)定的平臺力是通過牽引圓柱14來拉伸繞在彎曲鋼片圓柱11上的吸能 鋼片12來實現(xiàn)，其中彎曲鋼片圓柱11固定在鎖銷平板10上，牽引圓柱14和吸能鋼片12 之間可通過螺栓連接，為保證在鋼條整個吸能過程中，吸能鋼片12和牽引圓柱14之間的連 接不失效，需要在增大兩者連接部位的接觸面積。約束力的大小的控制主要通過設(shè)置吸能 鋼片12的厚度以及彎曲鋼片圓柱11的直徑的大小，也可以通過設(shè)置鋼片擋板17距彎曲鋼 片圓柱11的中心軸的垂直距離，調(diào)節(jié)吸能鋼片12繞彎曲鋼片圓柱11的彎曲的角度以及吸 能鋼片12和鋼片擋板17之間的摩擦面的摩擦系數(shù)。限速擋塊15采用中11開縫的矩形鋼片，所述的牽引圓柱14的直徑大于限速擋塊 15上開的縫隙，所述的限速擋塊15尾撞時發(fā)生塑性或者彈性變形。限速擋塊15是一個提 供一定力的閾值的機構(gòu)，通過平動吸能機構(gòu)的部分材料的塑性變形或者彈性變形來實現(xiàn)。 其中若限速擋塊15提供力的閾值時發(fā)生塑性變形，則在平動吸能機構(gòu)生效一次后，需要更 換新的限速擋塊15 ；若限速擋塊15提供力的閾值時發(fā)生彈性變形，則在平動吸能機構(gòu)在生 效一次后，無需更換新的限速擋塊15，可繼續(xù)使用。具體力的閾值可通過限速擋塊15上的 縫隙寬度和限速擋塊的厚度來設(shè)定。力的閾值既可在生產(chǎn)座椅時預(yù)先設(shè)定，也可根據(jù)座椅 上乘員的體重等實際情況通過一套機電機構(gòu)來設(shè)定。圖8和圖9平動吸能座椅的滑道部分尾撞時吸能狀態(tài)示意圖和平動吸能座椅的 滑道部分尾撞時吸能狀態(tài)局部放大示意圖。追尾碰撞時，座椅的后滑受到汽車車內(nèi)空間的 限制，特別是前排座椅，如果向后滑動的距離過大的話，就會造成汽車后排乘員的腿部受到 擠壓，從而造成較大的損傷。因此，根據(jù)大部分汽車的車內(nèi)空間，設(shè)定滑動距離的上下限是 150mm和50mm，當座椅向后滑到設(shè)定的最大的距離時，鎖銷平板10通過限制與上滑軌4固 連的具有足夠剛度和強度的前限位塊8，來阻止座椅和乘員的繼續(xù)向后移動。本發(fā)明提供的平動吸能座椅通過鋼條的拉彎變形為座椅的后滑提供較為穩(wěn)定的 約束力。吸能座椅在正常的前后位置調(diào)節(jié)時，需要撥動座椅位置調(diào)節(jié)手柄7使座椅滑道鎖 止機構(gòu)6調(diào)至非鎖止位置來實現(xiàn)座椅下滑軌5和上滑軌4的相對滑動，進而實現(xiàn)座椅的前 后位置的調(diào)節(jié)。座椅在非追尾碰撞時，即在正常的座椅位置調(diào)節(jié)以及汽車正面、側(cè)面碰撞等 情況下，當調(diào)節(jié)位置的滑道鎖止機構(gòu)6在鎖止位置時，鎖銷平板10的后端通過限制具有足夠剛度和強度的后限位塊13，來阻止座椅和乘員的向前運動。當上滑軌和座椅的作用力超過設(shè)定的閾值時，就認為追尾碰撞比較嚴重，需要啟 動平動吸能機構(gòu)。非嚴重追尾碰撞時，限速擋塊15通過限制與上滑軌相固連的牽引圓柱14 的運動來限制上滑軌的向后滑動。在超過一定程度的追尾碰撞發(fā)生時，座椅滑道鎖止機構(gòu) 6仍處于鎖止位置，鎖銷平板10和上滑軌4能通過設(shè)在上滑軌上的平板導(dǎo)槽9實現(xiàn)相對滑 動。相對滑動時，鎖銷平板10通過座椅滑道鎖止機構(gòu)鎖止，與座椅下滑軌5連接在一起，座 椅上滑軌相對向后滑動。座椅頭枕1、座椅椅背2、座椅椅墊3和乘員相對汽車地板向后滑 動一定的距離。平動吸能機構(gòu)生效時，座椅只能向后移動不超過設(shè)定的距離，具體的位置限 制是通過前限位塊8實現(xiàn)，當上滑軌相對于下滑軌相對滑動一定距離后，鎖銷平板10通過 限制具有足夠剛度和強度的前限位塊8，來限制座椅和乘員的繼續(xù)向后移動。閾值和約束力的大小以及座椅向后滑動的距離可以在座椅安裝時預(yù)先設(shè) 定，也可 以通過主動安全的技術(shù)，根據(jù)座椅上的乘員的體重，坐姿等信息以及可能的追尾碰撞的嚴 重程度，通過一套機電機構(gòu)來增大或者減小限速擋塊的閾值，調(diào)節(jié)吸能鋼片12的彎曲角度 和鎖銷平板10上的彎曲鋼片圓柱圓柱11的直徑，以及調(diào)節(jié)鋼片擋塊17與彎曲鋼片圓柱圓 柱11中心線之間的距離等實現(xiàn)對約束力大小的控制，同時，可以設(shè)定上滑軌相對向后的距 離，實現(xiàn)對乘員的頸部更好的保護。
權(quán)利要求
用于追尾碰撞的頸部保護的平動吸能座椅，包括座椅頭枕(1)，座椅椅背(2)，座椅椅墊(3)，與汽車座椅椅墊固連的上滑軌(4)，與汽車地板固連的下滑軌(5)和調(diào)節(jié)座椅前后位置的滑道鎖止機構(gòu)(6)，其特征在于所述的平動吸能座椅還包括追尾碰撞平動吸能機構(gòu)，所述的平動吸能機構(gòu)安裝在座椅椅墊(3)的下方，且對稱布置在座椅的兩側(cè)；每個平動吸能機構(gòu)包括鎖銷平板(10)、彎曲鋼片圓柱(11)、吸能鋼片(12)、牽引圓柱(14)和限速擋塊(15)；所述的鋼片彎曲圓柱(11)和限速擋塊(15)固定在鎖銷平板(10)上，且彎曲鋼片圓柱(11)設(shè)置在鎖銷平板(10)的前端；所述的限速擋塊(15)處在牽引圓柱(14)的正后方，所述的吸能鋼片(12)放置在鎖銷平板(10)的上方，吸能鋼片的一端繞過彎曲鋼片圓柱(11)與牽引圓柱(14)相連，另一端懸空；所述的牽引圓柱(14)固定在上滑軌(4)上；所述的上滑軌(4)設(shè)有平板導(dǎo)槽(9)，所述的鎖銷平板(10)的一端為導(dǎo)塊(18)，所述的導(dǎo)塊(18)設(shè)置在平板導(dǎo)槽(9)中，平板導(dǎo)槽(9)的兩端設(shè)有前限位塊(8)和后限位塊(13)，所述的鎖銷平板(10)與后限位塊(13)緊密接觸。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的追尾碰撞乘員頸部保護的汽車座椅，其特征在于所述的限 速擋塊(15)采用中間開縫的矩形鋼片，所述的牽引圓柱(14)的直徑大于限速擋塊(15)上 開的縫隙，所述的限速擋塊(15)尾撞時發(fā)生塑性或者彈性變形。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的追尾碰撞乘員頸部保護的汽車座椅，其特征在于所述的鎖 銷平板(10)設(shè)有鋼片擋板(17)，所述的吸能鋼片(12)緊貼鋼片擋板(17)，繞過彎曲鋼片 圓柱(11)與牽引圓柱(14)固定。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的追尾碰撞乘員頸部保護的汽車座椅，其特征在于所述的平 板導(dǎo)槽(9)采用直接在上滑軌(4)的豎直板上開通槽，或采用在上滑軌(4)的豎直板上外 加導(dǎo)槽；所述的平板導(dǎo)槽的長度范圍為50mm 150mm。
全文摘要
用于追尾碰撞的頸部保護的平動吸能座椅，屬于汽車被動安全技術(shù)領(lǐng)域。本發(fā)明是在現(xiàn)有汽車座椅滑道上增加了座椅平動吸能機構(gòu)，該機構(gòu)安裝在座椅椅墊的下方，且對稱布置在座椅的兩側(cè)。本發(fā)明提出的追尾碰撞平動吸能機構(gòu)，在追尾碰撞時，能夠使座椅和乘員在一定的約束力作用下向后平動一定的距離，降低乘員軀干和頭部的相對運動，從而有效降低汽車乘員追尾碰撞時的頸部損傷。同時本發(fā)明克服了現(xiàn)有的追尾碰撞乘員頸部保護座椅的質(zhì)量大、成本高、追尾碰撞速度范圍窄等不足，具有較好的應(yīng)用前景。
文檔編號B60N2/427GK101863238SQ20101020084
公開日2010年10月20日 申請日期2010年6月9日 優(yōu)先權(quán)日2010年6月9日
發(fā)明者周青, 張曉偉 申請人:清華大學(xué)