专利名称：用于追尾碰撞的颈部保护的平动吸能座椅的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种追尾碰撞乘员颈部保护座椅，属于汽车被动安全技术领域。
背景技术：
追尾碰撞事故是道路上最常见的碰撞形式之一，虽然其造成的乘员致命伤害相对较小，但由追尾碰撞事故造成的颈部损伤导致的社会性支出却比较大。欧洲2008年出台的 Euro NCAP防挥鞭伤协定，将其成人保护的36分里占到4分，引发挥鞭伤的研究热潮。挥鞭 伤是指在追尾碰撞中，乘员颈部的挥鞭运动造成的损伤。目前关于其损伤机理还不明确，但 普遍认为减少乘员的躯干和头部的相对运动能减少挥鞭损伤，同时已有汽车厂商基于这种 认识生产出降低挥鞭伤的座椅，并在碰撞中证明有效。目前，市场上已经具有追尾碰撞乘员颈部保护的汽车座椅，主要有以下几类一、座椅头枕调节结构保护乘员颈部。在追尾碰撞时，运用汽车主动安全技术，检 测碰撞时的加速度信号，调节座椅头枕的向前转动，从而减少乘员追尾碰撞时的头部和颈 部的相对转动，有效的保护乘员的损伤。或者如典型的Autoliv公司的自充气头枕SIHR系 统的追尾碰撞乘员颈部保护座椅。追尾碰撞发生时，乘员身体压迫椅背，驱动椅背内的大充 气气囊中的气流流入头枕内的小充气气囊，此时椅背溃瘪，头枕向前鼓，有效的减少头部和 颈部的相对运动，减少乘员的颈部损伤。还有SAAB公司的乘员追尾碰撞压缩椅背，通过杠 杆机构使头枕向前的降低颈部损伤的追尾碰撞乘员颈部保护座椅。不管是使用主动头枕还 是Autoliv公司以及SAAB公司的头枕向前的追尾碰撞保护方案，因为附加机构比较复杂， 成本高，使得座椅的附加质量较大，不利于汽车轻量化和节能环保，难以大范围推广。二、座椅椅背后倾结构保护乘员颈部。VOLVO公司的头颈保护系统通过椅背和椅 垫之间的铰链失效，吸收部分能量，使得座椅椅背后移，改变座椅的角度，使乘客的颈部、脊 椎所受的拉力减少，从而达到保护乘员的目的。主要的缺点是该座椅在高速追尾碰撞时， 椅背和椅垫之间的铰链失效，椅背向后移动，使得乘员更容易其他方面的更大程度的损伤。 Autoliv公司的防尾部冲撞座椅(AWS)追尾碰撞时，座椅后仰，带动座椅前端的金属连接件 撕裂变形吸能，降低乘员的颈部损伤。该座椅的主要缺点是高速追尾碰撞时，乘员容易从椅 背滑出，造成其他的损伤。因此目前市场上的追尾碰撞乘员颈部保护座椅要么成本高，要么高速追尾碰撞保 护性能欠佳。追尾碰撞乘员颈部保护的座椅现在仍较难普及。
发明内容
为了在高低速追尾碰撞时都能较好的保护乘员的颈部损伤，同时降低现有追尾碰 撞保护机构给座椅增加的质量，本发明的目的是提供一种用于追尾碰撞的颈部保护的平动 吸能座椅，在汽车追尾碰撞时座椅和乘员在一定的约束力作用下向后滑动一定的距离，既 能有效的减少乘员躯干和头部的相对运动，降低乘员的颈部损伤，同时，在滑动过程中的约 束力能够吸收一部分碰撞中本应由乘员吸收的能量，也能降低乘员颈部的损伤。
本发明的技术方案如下用于追尾碰撞的颈部保护的平动吸能座椅，包括座椅头枕，座椅椅背，座椅椅垫， 与汽车座椅椅垫固连的上滑轨，与汽车地板固连的下滑轨，座椅调节前后位置的滑道锁止 机构，其特征在于所述的平动吸能座椅还包括追尾碰撞平动吸能机构，所述的平动吸能机 构安装在座椅椅垫的下方，且对称布置在座椅的两侧；每个机构包括锁销平板、弯曲钢片圆 柱、吸能钢片、牵引圆柱和限速挡块；所述的钢片弯曲圆柱和限速挡块固定在锁销平板上， 弯曲钢片圆柱在锁销平板的前端；所述的限速挡块处在牵引圆柱的正后方，所述的吸能钢 片放置在锁销平板的上方，吸能钢片的一端绕过弯曲钢片圆柱与牵引圆柱相连，另一端悬 空；所述的牵引圆柱固定在上滑轨上；所述的上滑轨设有平板导槽，所述的锁销平板由导 块和平板两部分组成，所述的导块设置在平板导槽中，平板导槽的两端设有前限位块和后 限位块，所述的锁销平板与后限位块紧密接触。本发明的技术特征还在于所述的限速挡块采用中间开缝的矩形钢片，所述的牵引圆柱的直径大于限速挡块上开的缝隙，所述的限速挡块尾撞时发生塑性或者弹性变形。 所述的锁销平板设有钢片挡板，吸能钢片紧贴钢片挡板，绕过弯曲钢片圆柱，与牵弓I圆柱固 定。采用直接在上滑轨的上竖直板上开通槽，或采用在上滑轨的竖直板上外加导槽；所述的 平板导槽的长度范围为50mm 150mm。本发明相比现有的技术，具有以下优点①.本发明提出追尾碰撞平动吸能机构，追尾碰撞时，座椅和乘员在一定的约束 力作用下向后平动一定的距离，追尾碰撞时座椅向后平动能够有效的降低乘员躯干和头部 的相对运动，减少乘员颈部的损伤。另外，追尾碰撞时，座椅受到一定的约束力，能够吸收一 部分本应由乘员吸收的能量，也能从一定程度上，降低乘员的整体损伤，从而降低乘员的颈 部损伤。同时，减少了乘员对座椅的椅背的作用力，能够降低椅背和椅垫之间的铰链的强度 要求，有利于车辆的轻量化。②.本发明设计一种能稳定提供约束力吸能机构。在实际的 追尾碰撞过程中，为很好的保护乘员的颈部损伤，要求平动吸能机构提供的约束力尽可能 是平台力，本发明提出的通过拉伸绕圆柱的钢片，使其发生塑性变形的结构，吸能恰能提供 稳定的平台力。不同的追尾碰撞条件下，最佳保护乘员颈部的吸能机构的约束力有所不同， 可以通过调节钢片的弯曲角度和调节钢片绕圆柱的弯曲次数来实现。本发明可以结合主动 安全的部分技术，通过检测乘员的体重等因素以及预测追尾碰撞时的严重程度，调节座椅 平动性能机构的阈值，平动吸能时的约束力的大小，以及滑动的距离，实现对乘员颈部更好 的保护。③.本发明相比现有的追尾碰撞保护的座椅，具有质量轻，所需空间小，对乘员颈 部保护效率高等特点。同时，本发明只要对现有的非追尾碰撞保护座椅稍加改动，就能实现 高效的对乘员颈部的保护。另外，本发明在追尾碰撞发生后，只需更换吸能钢片，座椅其余 的部位均无需更换，因此，维修更换成本低。便于大范围推广。
图1是用于追尾碰撞的颈部保护的平动吸能座椅的整体结构图。图2a是平动吸能座椅的滑道部分锁销平板的结构示意图。图2b是图2a的侧视图。图3是平动吸能座椅的滑道部分非追尾碰撞状态时前视图。
图4是平动吸能座椅的滑道部分非追尾碰撞状态时俯视图。图5是平动吸能座椅的滑道部分锁止状态示意图。 图6是平动吸能座椅的滑道部分非锁止状态示意图。图7是平动吸能座椅的滑道部分侧视与局部示意图。图8是平动吸能座椅的滑道部分尾撞时吸能状态示意图。图9是平动吸能座椅的滑道部分尾撞时吸能状态局部放大示意图。图中1_座椅头枕；2-座椅椅背；3-座椅椅垫；4-上滑轨；5-下滑轨；6_座椅滑道 锁止机构；7-座椅位置调节手柄；8-前限位块；9-平板导槽；10-锁销平板；11-弯曲钢片 圆柱；12-吸能钢片；13-后限位块；14-牵引圆柱；15-限速挡块；16-复位弹簧；17-钢片挡 板；18-导块。
具体实施例方式下面结合附图对本发明的原理、结构和工作过程进行具体说明。图1是用于追尾碰撞的颈部保护的平动吸能座椅的整体结构示意图，该平动吸能 座椅包括座椅头枕1、座椅椅背2、座椅椅垫3、与汽车座椅椅垫固连的上滑轨4、与汽车地 板固连的下滑轨5、调节座椅前后位置的滑道锁止机构6以及座椅位置调节手柄7 ；所述的 平动吸能座椅还包括追尾碰撞平动吸能机构，所述的平动吸能机构安装在座椅椅垫3的下 方，且对称布置在座椅的两侧；每个平动吸能机构包括锁销平板10、弯曲钢片圆柱11、吸能 钢片12、牵引圆柱14和限速挡块15。图2a是平动吸能座椅的滑道部分锁销平板的结构示 意图，所述的钢片弯曲圆柱11和限速挡块15固定在锁销平板10上，弯曲钢片圆柱11在锁 销平板10的前端；所述的限速挡块15处在牵引圆柱14的正后方，所述的吸能钢片12放置 在锁销平板10的上方，吸能钢片的一端绕过弯曲钢片圆柱11与牵引圆柱14相连，另一端 悬空；所述的牵引圆柱14固定在上滑轨4上，在上滑轨4上设有平板导槽9，所述的锁销平 板10的一端为导块18，所述的导块18设置在平板导槽9中，锁销平板10可沿平板导槽9 滑动。平板导槽9的两端设有前限位块8和后限位块13，所述的锁销平板10与后限位块 13紧密接触。图3和图4是非追尾碰撞状态时座椅滑轨结构的前视和俯视图。图5和图6是非 追尾碰撞状态时座椅锁止和非锁止状态示意图。由锁止状态(见图5)，拨动位置调节手柄 7至非锁止状态(见图6)，此时，座椅下滑轨5和上滑轨4可以相对滑动，乘员根据需求，向 前或者向后移动座椅至预期位置，然后释放位置调节手柄，调节座椅前后位置的滑道锁止 机构6在复位弹簧16的作用下回到锁止状态。在位置调节过程中，由于后限位块13限制 锁销平板10相对于座椅上滑轨4向后移动，而牵引圆柱14通过与限速挡块15间的力的作 用，限制锁销平板10相对于上滑轨4的向前运动。这样，锁销平板10以及锁销平板上的弯 曲钢片圆柱11、限速挡块15、复位弹簧16和钢片挡板17始终和座椅上滑轨4 一起同步前 后移动。座椅在非严重追尾碰撞时，即在正常的座椅位置调节以及汽车正面、侧面碰撞和 轻微的追尾碰撞等情况下，当调节位置的滑道锁止机构6在锁止位置时，如图5示，锁销平 板10的后端通过限制具有足够刚度和强度的后限位块13，阻止座椅的向前滑动，避免了在 正面碰撞时，乘员和座椅的向前移动，保证了正面碰撞时，追尾碰撞平动吸能座椅与普通汽车座椅一样，能够一定程度上保护乘员的安全。限速挡块15能提供一定的力的阈值，当限 速挡块15与牵引圆柱14之间的作用力低于该阈值时，平动吸能机构不会生效。因此在轻 微追尾碰撞时，限速挡块15通过限制与上滑轨4相固连的牵引圆柱14的运动来阻止上滑 轨4的向后滑动。图7平动吸能座椅的滑道部分侧视与局部示意图。在座椅位置调节的滑道锁止机 构6正常锁止时，且汽车追尾碰撞严重性超过一定程度，即当限速挡块15与上滑轨4固连 的牵引圆柱14作用力超过限速挡块15设定的阈值时，平动吸能机构启动。此时，锁销平板 10和上滑轨4能通过设在上滑轨4上的平板导槽9实现相对滑动；相对滑动时，锁销平板 10通过滑道锁止机构6锁止，与座椅下滑轨5连接在一起，座椅上滑轨4相对向后滑动，从 而，实现座椅和乘员相对汽车地板向后滑动一定的距离，如图8所示。
当平动吸能机构生效时，在座椅和乘员向后滑动过程中，平动吸能机构对上滑轨4 提供一定的较为稳定的约束力，接近平台力，从而吸收部分碰撞中的能量，有效的保护乘员 的颈部。平动吸能机构提供的约束力是通过平动吸能机构部分部件的塑性变形来实现。平 动吸能机构获得的稳定的平台力是通过牵引圆柱14来拉伸绕在弯曲钢片圆柱11上的吸能 钢片12来实现，其中弯曲钢片圆柱11固定在锁销平板10上，牵引圆柱14和吸能钢片12 之间可通过螺栓连接，为保证在钢条整个吸能过程中，吸能钢片12和牵引圆柱14之间的连 接不失效，需要在增大两者连接部位的接触面积。约束力的大小的控制主要通过设置吸能 钢片12的厚度以及弯曲钢片圆柱11的直径的大小，也可以通过设置钢片挡板17距弯曲钢 片圆柱11的中心轴的垂直距离，调节吸能钢片12绕弯曲钢片圆柱11的弯曲的角度以及吸 能钢片12和钢片挡板17之间的摩擦面的摩擦系数。限速挡块15采用中11开缝的矩形钢片，所述的牵引圆柱14的直径大于限速挡块 15上开的缝隙，所述的限速挡块15尾撞时发生塑性或者弹性变形。限速挡块15是一个提 供一定力的阈值的机构，通过平动吸能机构的部分材料的塑性变形或者弹性变形来实现。 其中若限速挡块15提供力的阈值时发生塑性变形，则在平动吸能机构生效一次后，需要更 换新的限速挡块15 ；若限速挡块15提供力的阈值时发生弹性变形，则在平动吸能机构在生 效一次后，无需更换新的限速挡块15，可继续使用。具体力的阈值可通过限速挡块15上的 缝隙宽度和限速挡块的厚度来设定。力的阈值既可在生产座椅时预先设定，也可根据座椅 上乘员的体重等实际情况通过一套机电机构来设定。图8和图9平动吸能座椅的滑道部分尾撞时吸能状态示意图和平动吸能座椅的 滑道部分尾撞时吸能状态局部放大示意图。追尾碰撞时，座椅的后滑受到汽车车内空间的 限制，特别是前排座椅，如果向后滑动的距离过大的话，就会造成汽车后排乘员的腿部受到 挤压，从而造成较大的损伤。因此，根据大部分汽车的车内空间，设定滑动距离的上下限是 150mm和50mm，当座椅向后滑到设定的最大的距离时，锁销平板10通过限制与上滑轨4固 连的具有足够刚度和强度的前限位块8，来阻止座椅和乘员的继续向后移动。本发明提供的平动吸能座椅通过钢条的拉弯变形为座椅的后滑提供较为稳定的 约束力。吸能座椅在正常的前后位置调节时，需要拨动座椅位置调节手柄7使座椅滑道锁 止机构6调至非锁止位置来实现座椅下滑轨5和上滑轨4的相对滑动，进而实现座椅的前 后位置的调节。座椅在非追尾碰撞时，即在正常的座椅位置调节以及汽车正面、侧面碰撞等 情况下，当调节位置的滑道锁止机构6在锁止位置时，锁销平板10的后端通过限制具有足够刚度和强度的后限位块13，来阻止座椅和乘员的向前运动。当上滑轨和座椅的作用力超过设定的阈值时，就认为追尾碰撞比较严重，需要启 动平动吸能机构。非严重追尾碰撞时，限速挡块15通过限制与上滑轨相固连的牵引圆柱14 的运动来限制上滑轨的向后滑动。在超过一定程度的追尾碰撞发生时，座椅滑道锁止机构 6仍处于锁止位置，锁销平板10和上滑轨4能通过设在上滑轨上的平板导槽9实现相对滑 动。相对滑动时，锁销平板10通过座椅滑道锁止机构锁止，与座椅下滑轨5连接在一起，座 椅上滑轨相对向后滑动。座椅头枕1、座椅椅背2、座椅椅垫3和乘员相对汽车地板向后滑 动一定的距离。平动吸能机构生效时，座椅只能向后移动不超过设定的距离，具体的位置限 制是通过前限位块8实现，当上滑轨相对于下滑轨相对滑动一定距离后，锁销平板10通过 限制具有足够刚度和强度的前限位块8，来限制座椅和乘员的继续向后移动。阈值和约束力的大小以及座椅向后滑动的距离可以在座椅安装时预先设 定，也可 以通过主动安全的技术，根据座椅上的乘员的体重，坐姿等信息以及可能的追尾碰撞的严 重程度，通过一套机电机构来增大或者减小限速挡块的阈值，调节吸能钢片12的弯曲角度 和锁销平板10上的弯曲钢片圆柱圆柱11的直径，以及调节钢片挡块17与弯曲钢片圆柱圆 柱11中心线之间的距离等实现对约束力大小的控制，同时，可以设定上滑轨相对向后的距 离，实现对乘员的颈部更好的保护。
权利要求
用于追尾碰撞的颈部保护的平动吸能座椅，包括座椅头枕(1)，座椅椅背(2)，座椅椅垫(3)，与汽车座椅椅垫固连的上滑轨(4)，与汽车地板固连的下滑轨(5)和调节座椅前后位置的滑道锁止机构(6)，其特征在于所述的平动吸能座椅还包括追尾碰撞平动吸能机构，所述的平动吸能机构安装在座椅椅垫(3)的下方，且对称布置在座椅的两侧；每个平动吸能机构包括锁销平板(10)、弯曲钢片圆柱(11)、吸能钢片(12)、牵引圆柱(14)和限速挡块(15)；所述的钢片弯曲圆柱(11)和限速挡块(15)固定在锁销平板(10)上，且弯曲钢片圆柱(11)设置在锁销平板(10)的前端；所述的限速挡块(15)处在牵引圆柱(14)的正后方，所述的吸能钢片(12)放置在锁销平板(10)的上方，吸能钢片的一端绕过弯曲钢片圆柱(11)与牵引圆柱(14)相连，另一端悬空；所述的牵引圆柱(14)固定在上滑轨(4)上；所述的上滑轨(4)设有平板导槽(9)，所述的锁销平板(10)的一端为导块(18)，所述的导块(18)设置在平板导槽(9)中，平板导槽(9)的两端设有前限位块(8)和后限位块(13)，所述的锁销平板(10)与后限位块(13)紧密接触。
2.根据权利要求1所述的追尾碰撞乘员颈部保护的汽车座椅，其特征在于所述的限 速挡块(15)采用中间开缝的矩形钢片，所述的牵引圆柱(14)的直径大于限速挡块(15)上 开的缝隙，所述的限速挡块(15)尾撞时发生塑性或者弹性变形。
3.根据权利要求1所述的追尾碰撞乘员颈部保护的汽车座椅，其特征在于所述的锁 销平板(10)设有钢片挡板(17)，所述的吸能钢片(12)紧贴钢片挡板(17)，绕过弯曲钢片 圆柱(11)与牵引圆柱(14)固定。
4.根据权利要求1所述的追尾碰撞乘员颈部保护的汽车座椅，其特征在于所述的平 板导槽(9)采用直接在上滑轨(4)的竖直板上开通槽，或采用在上滑轨(4)的竖直板上外 加导槽；所述的平板导槽的长度范围为50mm 150mm。
全文摘要
用于追尾碰撞的颈部保护的平动吸能座椅，属于汽车被动安全技术领域。本发明是在现有汽车座椅滑道上增加了座椅平动吸能机构，该机构安装在座椅椅垫的下方，且对称布置在座椅的两侧。本发明提出的追尾碰撞平动吸能机构，在追尾碰撞时，能够使座椅和乘员在一定的约束力作用下向后平动一定的距离，降低乘员躯干和头部的相对运动，从而有效降低汽车乘员追尾碰撞时的颈部损伤。同时本发明克服了现有的追尾碰撞乘员颈部保护座椅的质量大、成本高、追尾碰撞速度范围窄等不足，具有较好的应用前景。
文档编号B60N2/427GK101863238SQ20101020084
公开日2010年10月20日 申请日期2010年6月9日 优先权日2010年6月9日
发明者周青, 张晓伟 申请人:清华大学