專利名稱：彈簧驅(qū)動式主動響應(yīng)頭枕的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種汽車座椅系統(tǒng)頭枕部分的機構(gòu)，用于減少追尾碰撞過程中乘客頭部與汽車頭枕之間的水平距離，進而有效地保護頭頸部，屬于汽車內(nèi)飾設(shè)備技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
隨著汽車保有量的日益增加，交通事故及其所造成的損失也隨之加劇。據(jù)悉，1900年全球有統(tǒng)計記錄的汽車交通事故損失為1370億美元，1993年達到5000億美元。我國2002年發(fā)生的773173次交通事故中，死亡109381人，受傷562074人，直接經(jīng)濟損失高達33億元。汽車追尾事故占總交通事故的30%以上，追尾最容易引發(fā)頭部頸部受傷，有統(tǒng)計表明，26%的追尾事故中頭頸部會受傷，受傷的主要原因在于追尾事故中，前車受到來自后方的撞擊，車內(nèi)乘員由于慣性會產(chǎn)生劇烈的后仰動作，人體軀干部分受座椅和靠背的保護·而很少受傷，但頭部一般距離頭枕較遠，強大的沖擊會使頭部甩向后方，牽動頸部被拉伸或扭曲，直至撞到頭枕，然后頭部又像鞭梢一樣被頸部加速甩向前方，頭頸部因承受巨大的沖擊和變形而造成損傷，嚴(yán)重時可危及生命，這就是人們常稱的“揮鞭傷”。實驗表明，即使低速情況下發(fā)生碰撞，由于車輛加速的力量全部擠壓在人脆弱的頸部，也會發(fā)生頸部受傷。避免上述傷害的最直接方法是采用主動式安全頭枕系統(tǒng)。國內(nèi)外現(xiàn)有的主動式頭枕可以分為兩類。第一種是強動式頭枕，其核心是一種純機械系統(tǒng)，如李爾公司的一代和二代頭枕，李爾公司第一代主動式安全頭枕利用肩膀擠壓座椅靠背的力量達到頭枕前移的效果。而在第二代主動式安全頭枕中，李爾公司重新設(shè)計了頭枕，在后擦碰發(fā)生時以盆骨擠壓座椅的聯(lián)動機構(gòu)，在聯(lián)動機構(gòu)的作用下，頭枕同時向上向前快速移動，達到適當(dāng)位置，最大限度地防止頭部猛烈后仰，從而達到保護駕駛員和乘客的頭部和頸部安全的目的；再如大眾公司輝騰的AKS，利用一個彎形杠桿的轉(zhuǎn)動讓頭枕向上向前移動。該類頭枕的特點在于在動作完成后，頭枕能自動回復(fù)到原來位置，以備下次使用；另外，頭枕都是在碰撞發(fā)生之時才啟動，頭枕前移的速度和距離取決于碰撞強度，如果結(jié)構(gòu)設(shè)計稍有偏差，可能導(dǎo)致頭枕的前移與乘員頭部的后仰相撞，反而加重頭頸部的損傷。第二種是激活式頭枕，如CN201824996U公開的內(nèi)置安全氣囊的主動式頭枕裝置；CN 100569562C公開的機電結(jié)合式主動頭枕裝置；US2005127726A1公開的機械電磁結(jié)合式主動頭枕裝置。該類頭枕的特點在于頭枕系統(tǒng)具有完整的感知、控制和執(zhí)行等子系統(tǒng)，具有較強的智能性和主動性；但氣囊式頭枕只能一次性使用，電機驅(qū)動式頭枕的響應(yīng)速度取決于電機本身，機械電磁結(jié)合式頭枕結(jié)構(gòu)復(fù)雜，成本高，不便于在中低檔車型上推廣，而且頭枕啟動之后還需要用專門的工具進行復(fù)位，目前只有少量的高檔車型使用此種主動式安全頭枕。
發(fā)明內(nèi)容本實用新型的目的，開發(fā)基于彈簧驅(qū)動的主動響應(yīng)式頭枕，在碰撞發(fā)生之前可實現(xiàn)頭枕前部的快速水平移動，從而減少乘客頭頸部的揮鞭仰角，以達到最佳保護乘客頭頸部的效果。[0005]為實現(xiàn)本實用新型的目的，本汽車頭枕裝置包括通用的高度調(diào)節(jié)機構(gòu)和棘輪調(diào)整機構(gòu)，用于頭枕活動部分向前移動的滑車導(dǎo)軌導(dǎo)引機構(gòu)和驅(qū)動彈簧，用于釋放導(dǎo)引機構(gòu)的直動吸入式電磁鐵，以及用于檢測碰撞發(fā)生并及時作出反應(yīng)的控制系統(tǒng)。本實用新型的具體技術(shù)方案為，包括滑車I、導(dǎo)軌I、直動吸入式電磁鐵、固定框架、彈簧擋板、驅(qū)動彈簧、頭板、導(dǎo)軌II、滑車II、限位銷I和限位銷II，所述固定框架為U型槽狀，下端與棘輪調(diào)整機構(gòu)的框架通過螺栓固定聯(lián)接，固定框架兩側(cè)對稱布置導(dǎo)軌I和導(dǎo)軌II，導(dǎo)軌I、導(dǎo)軌II通過螺栓與固定框架聯(lián)接，滑車I和滑車II分別與導(dǎo)軌I和導(dǎo)軌II通過滾珠進行滑動；所述頭板與滑車I和滑車II的一端通過螺栓聯(lián)接，頭板再與頭枕活動部分固定聯(lián)接；所述彈簧擋板與固定框架的槽底固定聯(lián)接，驅(qū)動彈簧由彈簧擋板和頭板上下約束，由固定框架兩側(cè)左右約束，直動吸入式電磁鐵固定在固定框架的槽底外側(cè)；所述限位銷I和限位銷II分別與導(dǎo)軌I和導(dǎo)軌II固連；所述直動吸入式電磁鐵主要由滑桿、彈簧、夕卜殼、線圈、鐵芯、擋圈和蓋板組成。線圈纏繞在鐵芯上，鐵芯左右分別與蓋板和外殼固定聯(lián)接，蓋板與外殼固定聯(lián)接，彈簧套在滑桿上，滑桿插入鐵芯之后由擋圈固定其一端。高度調(diào)節(jié)機構(gòu)和棘輪調(diào)整機構(gòu)沿用公開號為CN 101508257A的類似結(jié)構(gòu)，只是將 棘輪調(diào)整機構(gòu)直接安裝在與垂直高度調(diào)節(jié)桿固聯(lián)的水平支承桿上。棘輪調(diào)整機構(gòu)框架上開有兩個螺紋孔，用于和固定框架的聯(lián)接，以此框架為支撐，設(shè)計出頭枕前移的驅(qū)動機構(gòu)，機構(gòu)的頭板聯(lián)接至頭枕的活動部分。為了讓頭枕在后碰撞發(fā)生之時能迅速前移到位，以實現(xiàn)在毫秒級時間內(nèi)有效保護頭頸部的目的，本實用新型的控制系統(tǒng)采用車輛行進中實時檢測判斷的手段，隨時監(jiān)控跟車與自車的行進狀況，計算安全車距，并進行安全車距與行車間距的對比，如果檢測到碰撞將要發(fā)生，則立即啟動直動吸入式電磁鐵，促使頭枕前移，達到保護頭頸部的目的。為了釋放對滑車I的限位，本實用新型專門設(shè)計了直動吸入式電磁鐵，該直動吸入式電磁鐵采用小電阻線圈，瞬間吸力大，當(dāng)碰撞傳感器接收到后碰撞信號時，電磁鐵通電，產(chǎn)生足夠的電磁吸力將滑桿吸入，從而釋放對滑車I的限位，最終觸發(fā)頭枕迅速前移。為了減少頭枕前移過程中的摩擦，本實用新型的導(dǎo)引部分采用滑車配導(dǎo)軌，滑車與導(dǎo)軌之間采用滾珠滑動，將摩擦力降至最低，實現(xiàn)頭枕活動部分的快速前移。為了實現(xiàn)碰撞發(fā)生后的頭枕復(fù)位，本實用新型在一側(cè)滑車尾部開有斜槽，無需借助外部工具即可輕松實現(xiàn)頭枕的快速復(fù)位。為了降低頭枕的設(shè)計成本，便于在所有車型上普及使用，本頭枕的控制系統(tǒng)在原有汽車自車速度傳感器的基礎(chǔ)上，增加了部分軟件和硬件，處理硬件采用了價格低廉的單片機系統(tǒng)。也可以將速度傳感器作為單獨的一部分與控制系統(tǒng)安裝在一起，這樣頭枕整個系統(tǒng)便是單獨的一塊，通用性更好，安裝和更換比較簡單。本實用新型將簡單的彈簧驅(qū)動機構(gòu)和滑車導(dǎo)軌導(dǎo)引機構(gòu)結(jié)合在一起，并通過控制系統(tǒng)進行有效控制，其中控制系統(tǒng)可提前判斷追尾發(fā)生，進而完成對電磁鐵的啟動；頭枕導(dǎo)引機構(gòu)摩擦力小，安裝方便，傳遞效率高；直動吸入式電磁鐵瞬間作用力大，能對導(dǎo)引機構(gòu)進行迅速釋放。因此，該主動響應(yīng)式頭枕響應(yīng)速度快，結(jié)構(gòu)簡單，造價低廉，便于推廣普及。

圖I為主動頭枕在正常狀態(tài)下的三維示意圖。[0015]圖2為主動頭枕在追尾事故發(fā)生時的三維示意圖。圖3為正常狀態(tài)下直動吸入式電磁鐵與滑車I的相對位置狀態(tài)。圖4為追尾事故發(fā)生時直動吸入式電磁鐵與滑車I的相對位置狀態(tài)。圖5為主動頭枕正常狀態(tài)下的限位示意圖。圖6為主動頭枕追尾狀態(tài)下的限位示意圖。圖7為沿圖6中線A-A剖視后的直動吸入式電磁鐵結(jié)構(gòu)示意圖。圖8為主動頭枕控制系統(tǒng)的工作原理框圖。圖中1支撐桿；2水平支承桿；3滑車I ;4直動吸入式電磁鐵；5導(dǎo)軌I ;6固定框 架；7彈簧擋板；8驅(qū)動彈簧；9頭板；10導(dǎo)軌II ;11滑車II ; 12棘輪調(diào)整機構(gòu)；13豎直調(diào)節(jié)桿，14限位銷I、15限位銷II，16滑桿、17彈簧、18外殼、19線圈、20鐵芯、21擋圈、22蓋板。
具體實施方式
下面參照附圖詳細(xì)描述本發(fā)明的具體實施方式
。如圖f 2所示，本實用新型的高度調(diào)節(jié)機構(gòu)包括豎直調(diào)節(jié)桿13、支撐桿I、水平支承桿2。豎直調(diào)節(jié)桿13和支撐桿I的上端與水平支承桿2固定聯(lián)接，豎直調(diào)節(jié)桿13和支撐桿I的下端安插在座椅靠背的上端部，引領(lǐng)整個框架可以上下移動，從而調(diào)節(jié)頭枕的高度。豎直調(diào)節(jié)桿13上開有四個豁口，與座椅靠背中的彈性檔位塊配合，控制頭枕的上下位置。水平支承桿2的中部安裝有棘輪調(diào)整機構(gòu)，具體結(jié)構(gòu)與聯(lián)接關(guān)系見專利CN 101508257A，該棘輪調(diào)整機構(gòu)可以前后向調(diào)整頭枕的姿態(tài)，以適應(yīng)乘客的舒適度要求。棘輪調(diào)整機構(gòu)12的框架上開有兩個螺紋孔，用于和固定框架6的下端聯(lián)接，以此固定框架6為支撐，設(shè)計出實現(xiàn)頭枕前移的驅(qū)動機構(gòu)，機構(gòu)的頭板9聯(lián)接至頭枕的活動部分。該頭枕的驅(qū)動機構(gòu)包括滑車I 3、導(dǎo)軌I 5、直動吸入式電磁鐵4、固定框架6、彈簧擋板7、驅(qū)動彈簧8、頭板9、導(dǎo)軌II 10、滑車II 11、限位銷I 14和限位銷II 15，所述固定框架6的下端與棘輪調(diào)整機構(gòu)12的框架通過螺栓固定聯(lián)接，固定框架6兩側(cè)對稱布置導(dǎo)軌I 5和導(dǎo)軌II 10，導(dǎo)軌I 5、導(dǎo)軌II 10通過螺栓與固定框架6聯(lián)接，滑車I 3和滑車II 11分別與導(dǎo)軌I 5和導(dǎo)軌II 10通過滾珠進行滑動；所述頭板9與滑車I 3和滑車II 11的一端通過螺栓聯(lián)接，再與頭枕活動部分固定聯(lián)接；所述彈簧擋板7與固定框架6的槽底固定聯(lián)接，驅(qū)動彈簧8由彈簧擋板7和頭板9上下約束，由固定框架6兩側(cè)左右約束，直動吸入式電磁鐵4固定在固定框架6的槽底外側(cè)；所述限位銷I 14和限位銷II 15分別與導(dǎo)軌I 5和導(dǎo)軌Π 10固連。當(dāng)車輛處于正常狀態(tài)下，頭枕可事先手動將驅(qū)動彈簧8壓縮至圖5狀態(tài)，依靠滑車I 3的尾部斜槽，推動直動吸入式電磁鐵4的滑桿16向內(nèi)部運動，直至滑桿16卡入滑車
I3的限位槽內(nèi)，如圖3所示，此時，頭枕導(dǎo)引機構(gòu)的滑車部分被限位，整個頭枕驅(qū)動裝置處于壓縮狀態(tài)，如圖I所示；當(dāng)控制系統(tǒng)判斷車輛即將發(fā)生追尾事故時，觸發(fā)直動吸入式電磁鐵4瞬間通入較強電流，將滑桿16吸入，如圖4所示，釋放對滑車I 3的限位，滑車I 3和滑車II 11在彈簧8的驅(qū)動下，分別沿導(dǎo)軌I 5和導(dǎo)軌II 10向前伸出，直至導(dǎo)軌I 5和導(dǎo)軌
II10上的限位銷I 14和限位銷II 15卡入滑車I 3和滑車II 11的限位槽，如圖6所示，此時驅(qū)動彈簧8被鎖定，頭板9停止伸出，頭枕狀態(tài)如圖2所示。[0027]圖7為直動吸入式電磁鐵的剖面結(jié)構(gòu)示意圖。該電磁鐵主要由滑桿16、彈簧17、外殼18、線圈19、鐵芯20、擋圈21和蓋板22組成。線圈19纏繞在鐵芯20上，鐵芯20的左右兩端分別與蓋板22和外殼18固定聯(lián)接，蓋板與外殼固定聯(lián)接，彈簧17套在滑桿上，滑桿插入鐵芯之后由擋圈固定其一端。當(dāng)汽車未發(fā)生后碰撞事故時，滑桿16在彈簧17的作用下自動推出；反之，當(dāng)汽車發(fā)生后碰撞事故時，控制器觸發(fā)向線圈19通入電流，電磁鐵瞬間產(chǎn)生較大的吸力，將滑桿16吸入電磁鐵內(nèi)部并保持適當(dāng)時間；當(dāng)碰撞過程結(jié)束后，停止向線圈19通電，滑桿16回復(fù)到初始位置。圖8為主動頭枕控制系統(tǒng)的工作原理框圖。所述硬件系統(tǒng)包括汽車速度傳感器，裝在汽車后端的測距傳感器，以及對各傳感器的輸入信號按軟件系統(tǒng)進行計算處理的單片 機組成；汽車行駛過程中，自車速度傳感器和裝在汽車尾部的距離傳感器實時采集車況信息，并將信息輸入給控制系統(tǒng)預(yù)設(shè)的計算程序，程序計算之后，進行安全車距與實時車距之間的判斷，若實測車距小于安全車距，則控制系統(tǒng)啟動電磁鐵，頭枕活動部分前移，若實測車距不小于安全車距，則繼續(xù)檢測自車和后車信息，并進行實時處理和判斷。
權(quán)利要求1.彈簧驅(qū)動式碰撞主動響應(yīng)頭枕，其特征在于，包括滑車I(3)、導(dǎo)軌I (5)、直動式吸入式電磁鐵(4)、固定框架(6)、彈簧擋板(7)、驅(qū)動彈簧(8)、頭板(9)、導(dǎo)軌II (10)、滑車II(11)、限位銷I (14)、限位銷II (15);所述固定框架(6)的下端與棘輪調(diào)整機構(gòu)(12)的框架通過螺栓固定聯(lián)接，固定框架(6)為U型槽狀，固定框架(6)兩側(cè)對稱布置導(dǎo)軌I (5)和導(dǎo)軌II (10)，所述導(dǎo)軌I (5)、導(dǎo)軌II (10)通過螺栓與固定框架(6)聯(lián)接，滑車I (3)和滑車II(11)分別與導(dǎo)軌I (5)和導(dǎo)軌II(IO)通過滾珠進行滑動；所述頭板(9)與滑車I (3)和滑車II (11)的一端通過螺栓聯(lián)接，所述頭板(9)與頭枕活動部分固定聯(lián)接；所述彈簧擋板(7)與固定框架(6)的槽底固定聯(lián)接，驅(qū)動彈簧(8)由彈簧擋板(7)和頭板(9)上下約束，由固定框架(6)兩側(cè)左右約束，直動吸入式電磁鐵(4)固定在固定框架(6)的槽底的外側(cè)；所述限位銷I (14)和限位銷II (15)分別與導(dǎo)軌I (5)和導(dǎo)軌II (10)固連。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的彈簧驅(qū)動式碰撞主動響應(yīng)頭枕，其特征在于，包括控制系統(tǒng)，所述控制系統(tǒng)包括硬件系統(tǒng)和軟件系統(tǒng)兩部分，所述硬件系統(tǒng)包括汽車速度傳感器，裝在汽車后端的測距傳感器，以及對各傳感器的輸入信號按軟件系統(tǒng)進行計算處理的單片機組成。
專利摘要本實用新型公開了一種用于追尾碰撞頭頸部保護的彈簧驅(qū)動式主動響應(yīng)頭枕。在車輛行進過程中，自車速度傳感器和安裝在汽車后端的測距傳感器實時采集數(shù)據(jù)，控制系統(tǒng)對各傳感器的輸入信號按設(shè)定程序進行計算處理。若實測車距小于由處理單元計算所得的安全車距，則控制系統(tǒng)控制直動吸入式電磁鐵作用，產(chǎn)生較大的電磁吸力，釋放預(yù)緊彈簧，實現(xiàn)頭枕活動部分的快速前移。該主動響應(yīng)式頭枕機構(gòu)可以提前判斷追尾碰撞，結(jié)構(gòu)簡單，導(dǎo)引機構(gòu)摩擦力小，響應(yīng)速度快，造價低廉，便于推廣普及。
文檔編號B60N2/48GK202703345SQ20122009178
公開日2013年1月30日 申請日期2012年3月13日 優(yōu)先權(quán)日2012年3月13日
發(fā)明者尹小琴, 朱喜行 申請人:江蘇大學(xué)