座椅弹射系统、座椅及车辆的制作方法

本实用新型涉及车辆安全领域，特别是车辆上的座椅。

背景技术：

安全带是汽车各项安全配置中非常重要的一项。如图1所示，车辆发生碰撞后，如果乘员未佩戴安全带，参考图1中的曲线3，乘员由于惯性将继续保持碰撞时的车辆速度向前运动，直至乘员与车辆内部装饰件(如方向盘、仪表板、风挡玻璃等)接触时，即从t3才开始减速，并且速度下降非常快，急速下降的速度会给乘员带来极大地伤害。目前大部分车辆已经装备了安全带，相关部门也在推动安全带的佩戴使用，同时随着民众安全意识的提高，安全带的使用率也在逐年提高。特别是预紧限力安全带的使用，有效地消除正常佩戴安全带的松弛量，使乘员更早地响应车身的碰撞，从而获得更多的减速时间。参考图1中的曲线2，乘员的开始减速时间t2明显早于未佩戴安全带的相应的开始减速时间t3，速度归零时间T2也迟于未佩戴安全带的速度归零时间T3，这意味着乘员可以获得了更多时间消散碰撞动能，从而减低伤害。

上述预紧限力安全带，由于其具有预紧和限力的功能，安全系数高，因此已成为代替传统的三点式安全带而广泛应用的一种安全带。

在车辆行驶的过程中，安全带和人体之间有一定量的间隙，这个间隙的大小由安全带卷束力控制，但是卷束力过大会造成人体不舒适。预紧限力安全带的特点是当汽车发生碰撞事故的一瞬间，传感器检测到前方碰撞高于规定值，在乘员尚未向前移动时，电力信号即被传送到预紧器内的电子点火器，预紧器内的火药燃烧产生高压气体作为动力驱动安全带卷轴向回收紧，消除安全带与人体之间的间隙，拉紧织带，立即将乘员紧紧地绑在座椅上。同时，此时安全带的收紧力度超过一定限度，限力装置就会适量将安全带放松，即限力装置可以将作用于安全带的力限制在一定程度内，以缓解给乘员胸部带来的冲击。

目前预紧器的结构主要分为钢珠式、钢丝式、齿轮齿条式，其原理都是将化学能转化为动能。由于钢珠式预紧器结构紧凑、体积小巧、重量轻等优点，任何车型都可以匹配，因此目前的市场份额在95％左右。以装有占市场份额在95％左右的钢珠式预紧器的预紧式安全带为例，其内部主要结构包含：钢珠收集装置、钢珠、转子、限力轴、锁止结构、车感装置和火药等。其中限力轴发挥安全带限力的作用，通过中轴扭曲变形产生一个恒定的安全带织带力。

无论是哪种预紧限力安全带，碰撞时都是利用预紧机构将人体与座椅绑定使得人体与座椅即汽车同步，但由于碰撞前期，车身由于惯性仍然保持向前的运动，减速度相对较弱，因此，乘员即使佩戴安全带也不能很快的获得响应减速，参考图1，即从0时刻到时间t2仍有可优化的空间。

弹射座椅是飞机中常见的一种座椅形式，紧急时候通过将成员弹出的座舱以保护成员的安全。近年来，出现在车辆上的弹射座椅的技术越来越多。

如中国专利申请201610928595.6，公开了一种汽车安全弹射座椅，通过电缸、助推动力单元等的配合实现座椅的弹射，并配合降落伞保障人员落地安全。

如中国专利申请201610811769.0，公开了一种确定座椅弹射时机的方法、座椅弹射控制方法即系统，能够根据车辆行驶状态参数和欲碰撞物参数得到伤害指数，伤害指数高于设定阈值时，输出座椅弹射指令，避免因弹射造成更大伤害。

上述座椅的弹射方案都是将座椅从座舱内弹射到座舱外，将乘员从碰撞区域隔离出来从而起到保护乘员的目的。但是上述方案的实现都需要在座舱顶部可以开启的情况下，而实际上很多车辆的座舱顶部无法开启，那么，上述方案将无法应用到该类车辆。

技术实现要素：

本实用新型目的在于提供一种座椅弹射系统、座椅和车辆，用于解决现有的汽车座椅仅通过安全带来提供碰撞时对人体的限速启动较迟的技术问题。

为达成上述目的，本实用新型提出如下技术方案：

座椅弹射系统，响应于车辆碰撞而带动座椅向车辆尾部方向移动。

进一步的，在本实用新型中，所述座椅弹射系统包括动力系统、弹射执行系统，所述动力系统响应于车辆碰撞释放能量，所述动力系统通过所释放的能量带动弹射执行系统运动，所述弹射执行系统推动座椅向车辆尾部方向移动。

进一步的，在本实用新型中，所述动力系统响应于气囊控制器感应到车辆碰撞而释放能量。

进一步的，在本实用新型中，所述动力系统响应于气囊控制器控制安全带收紧后释放能量。

进一步的，在本实用新型中，所述弹射执行系统包括第一固定部、气缸和活塞组件；

定义车身长度方向上自车头向车位方向为从前向后的方向；

所述第一固定部固定于座椅上，其上设置有被推动区；

所述气缸相对车辆固定，所述活塞组件中的活塞顶与气缸适配并置于气缸内，所述气缸通过活塞顶至少分隔成两个相互隔开的区域，活塞运动方向为沿车身长度方向；

所述第一固定部上的被推动区、动力系统输出端沿活塞运动方向分别设置于活塞顶的两侧，其中第一固定部上的被推动区位于活塞头的后方，动力系统输出端位于活塞顶的前方。

进一步的，在本实用新型中，所述弹射执行系统设置于靠近座椅下方的位置。

进一步的，在本实用新型中，所述第一固定部为中空的腔体，所述气缸和活塞组件位于第一固定部的内腔中。

进一步的，在本实用新型中，所述第一固定部内还设置有第二固定部，所述第二固定部设置在第一固定部的内壁与气缸的外壁之间，且第二固定部相对车辆固定。

进一步的，在本实用新型中，所述动力系统为气体发生器，所述气体发生器的出气口位于气缸以及活塞顶组成的密闭空间内。

进一步的，在本实用新型中，还包括锁定机构，所述锁定机构在弹射执行系统作用前将第一固定部相对车辆锁定，且所述锁定机构响应于弹射执行系统作用后将第一固定部相对车辆进行解锁。

进一步的，在本实用新型中，所述锁定机构还响应于第一固定部停止运动后将第一固定部相对车辆重新锁定。

进一步的，在本实用新型中，所述气缸上设置有排气口，所述排气口与动力系统输出端在弹射执行系统作用前相对设置于活塞顶的两侧。

本实用新型还公开了一种座椅，包括上述弹射系统。

进一步的，在本实用新型中，所述弹射执行系统对称设置于靠近座椅下方的两侧。

本实用新型还公开了一种包括上述座椅的车辆。

有益效果：

由以上技术方案可知，本实用新型的技术方案提供了一种座椅弹射系统以及带有该弹射系统的座椅、汽车。

上述座椅弹射系统利用感应汽车碰撞触发座椅向汽车尾部方向移动，由于碰撞车辆靠惯性具有向前运动的趋势，而座椅靠弹射系统朝向与车辆的运动方向相反的方向运动，并带动座椅上的乘员朝向车辆运动相反的方向运动，由此带动车辆乘员向前的速度能够更早地开始下降，即早于仅系有安全带的乘员开始减速时间t2，更早于未系安全带的乘员的开始减速时间t3。

并且进一步的，由于座椅向车辆尾部方向移动，提供给了乘员和汽车前部装饰件以及安全气囊之间更多的空间，使得乘员具有更多的减速空间以及时间，从而减速过程更长，减速度更小，从而对人体的伤害小。

从受力方面理解，由于人体在碰撞过程中主要承受在碰撞方向的力包括安全带的作用力以及安全气囊、内饰等对人体的作用力。当座椅向车辆尾部方向移动，提供给了乘员和汽车前部内部以及安全气囊更多的空间，使得首先触碰到人体的安全气囊作用到人体的力减小，而安全带由于限力作用对人体的作用力稳定在一个范围内，因此，人体的总受力较小，故减速度小，从而对人体的伤害小。

应当理解，前述构思以及在下面更加详细地描述的额外构思的所有组合只要在这样的构思不相互矛盾的情况下都可以被视为本公开的实用新型主题的一部分。

结合附图从下面的描述中可以更加全面地理解本实用新型教导的前述和其他方面、实施例和特征。本实用新型的其他附加方面例如示例性实施方式的特征和/或有益效果将在下面的描述中显见，或通过根据本实用新型教导的具体实施方式的实践中得知。

附图说明

附图不意在按比例绘制。在附图中，在各个图中示出的每个相同或近似相同的组成部分可以用相同的标号表示。为了清晰起见，在每个图中，并非每个组成部分均被标记。现在，将通过例子并参考附图来描述本实用新型的各个方面的实施例，其中：

图1为本实用新型中汽车碰撞后人员速度-时间图；

图2为本实用新型中座椅的整体结构示意图；

图3为本实用新型中座椅向后移动后的结构示意图；

图4为本实用新型中弹射系统的结构示意图；

图5为锁定机构的结构示意图。

图中，各附图标记的含义如下：

乘员1、预紧限力安全带腰带2、预紧限力安全带肩带3、座椅总成4、第二固定部5、第一固定部6、动力系统7、气缸8、活塞顶9、活塞杆10、解锁块11、活塞头12、第一锁舌14、第一柱销15、第二柱销16、第二锁舌17、排气口18、第一锁孔19、第二锁孔20。

具体实施方式

为了更了解本实用新型的技术内容，特举具体实施例并配合所附图式说明如下。

在本公开中参照附图来描述本实用新型的各方面，附图中示出了许多说明的实施例。本公开的实施例不必定意在包括本实用新型的所有方面。应当理解，上面介绍的多种构思和实施例，以及下面更加详细地描述的那些构思和实施方式可以以很多方式中任意一种来实施，这是因为本实用新型所公开的构思和实施例并不限于任何实施方式。另外，本实用新型公开的一些方面可以单独使用，或者与本实用新型公开的其他方面的任何适当组合来使用。

本实用新型的具体实施例提供一种座椅弹射系统，响应于车辆碰撞而带动座椅向车辆尾部方向移动。

如图2所示为座椅的整体结构示意图，包括座椅总成4、安全带和本实用新型的座椅弹射系统。其中座椅总成4用于提供给人体乘坐和靠背的功能，并通过安全带中的预紧限力安全带腰带2和预紧限力安全带肩带3为乘员1提供安全带保护。在发生碰撞初期，车子和乘员1由于惯性，依然保持向前的运动速度，尤其是乘员1相比于车子更晚地受到外力作用，导致乘员1相对于车子更容易向前运动。通过安全带系统将乘员1绑定在安全座椅上，尽量将人车统一，尽快给与乘员1减速。

进一步通过座椅弹射系统还将座椅向车辆尾部运动，即将乘员1朝向车辆运动相反的方向运动，带动车辆乘员1向前的速度能够更早地开始下降，如图1所示，即图1中的t1早于仅系有安全带的乘员1开始减速时间t2，更早于未系安全带的乘员1的开始减速时间t3，更加增大了乘员1与车子前方的空间，给与乘员1更多的减速时间，同时乘员1受到的力也相对较小，减速度较小，因此如图1中的曲线1中速度下降曲线较为平缓，对乘员1的伤害较小。

基于上述实用新型构思，本弹射系统具体包括动力系统7和弹射执行系统，所述动力系统7为能量来源，其响应于车辆碰撞而释放能量；所述弹射执行系统为动作装置，所述动力系统7通过所释放的能量带动弹射执行系统运动，最终所述弹射执行系统推动座椅向车辆尾部方向移动。

这里的动力系统7包括但不限于各种化学的和/或物理的能量来源，如电能、磁能、机械能等，只要能有效地将能量转换为供相应的弹射执行系统利用即可。当然，这里的能量转换可能需要利用到相应的转换工具。

如动力系统7是电能，其通过响应车辆碰撞而导通弹射执行系统的供电回路触发弹射执行系统运动并给与弹射执行系统供电。

如动力系统7是磁能，其通过响应车辆碰撞而对弹射执行系统提供有效磁场作用，利用同性相斥的原理使得弹射执行系统远离。

如动力系统7是机械能，其通过响应车辆碰撞而运动产生机械能并冲击弹射执行系统时其远离。

上述列举的几种形式可供参考，作为本领域的技术人员，可以利用常见的能量转换方法和装置实现上述功能。

进一步的，在某些优选的实施例中，由于汽车在碰撞时，现有的安全带是通常是参考气囊控制器来触发其收紧，因此本实用新型的具体实施例中所述动力系统7也参考气囊控制器的信号来判断碰撞的发生，有利于减少系统设计的难度。因此本实用新型的动力系统7响应于气囊控制器感应到车辆碰撞而释放能量。

进一步的，在某些优选的是实例中，由于本实用新型希望利用座椅带动乘员1向车尾方向运动，因此需要在座椅运动前将乘员1有效地固定在座椅上，因此所述动力系统7响应于气囊控制器控制安全带收紧后释放能量。一般的预紧限力安全带即可实现上述功能，现有技术中或将来更为先进的安全带甚至其他装置，只要能保证及时将固定在座椅上的设备均可在本实用新型中采用。

在某些具体的是实力中，如图4所示，所述弹射执行系统包括第一固定部6、气缸8和活塞组件。

为了说明方便，定义车身长度方向上自车头向车位方向为从前向后的方向。

所述第一固定部6固定于座椅上，其上设置有被推动区，第一固定部6为座椅同步运动，通过推动第一固定部6即可实现推动座椅。

所述气缸8相对车辆固定，所述活塞组件中的活塞顶9与气缸8适配并置于气缸8内，所述气缸8通过活塞顶9至少分隔成两个相互隔开的区域，活塞运动方向为沿车身长度方向。利用气缸8中活塞组件的运动来实现对第一固定部6的推动。

具体的，如图4所示，所述第一固定部6上的被推动区、动力系统7输出端沿活塞运动方向分别设置于活塞顶9的两侧，其中第一固定部6上的被推动区位于活塞头12的后方，动力系统7输出端位于活塞顶9的前方。动力系统7输出端向活塞顶9输出推动力，活塞向第一固定部6上的被推动区运动从而推动其向车身尾部运动。

进一步的，在某些优选的实施例中，如图2和图3所示，为了不影响整体的美观和布置，所述弹射执行系统设置于靠近座椅下方的位置，尤其适合设置在座椅下方导轨附近或基于导轨设置。

在某些具体的实施例中，本实用新型采用隐蔽式设计，所述第一固定部6为中空的腔体，所述气缸8和活塞组件位于第一固定部6的内腔中，在弹射系统作用前不可见。

进一步的，所述第一固定部6内还设置有第二固定部5，所述第二固定部5设置在第一固定部6的内壁与气缸8的外壁之间，且第二固定部5相对车辆固定，可以通过第二固定部5将气缸8固定，实现了气缸8相对车辆固定。

更为具体的，由于本实用新型的具体实施例采用气缸8和活塞组件的形式，因此如何推动活动组件中的活塞顶9运动即是动力系统7的选择和能量转换时需要考虑的问题。由于气体发生器在汽车安全碰撞中使用广泛，因此，本实用新型在此处也采用气体发生器作为动力系统7，所述气体发生器的出气口位于气缸8以及活塞顶9组成的密闭空间内，利用气体发生器释放大量高速气体推动活塞顶9向后运动。

进一步的，在本实用新型的具体实施例中，为了保持在车辆未发生碰撞时，弹射系统以及座椅保持不动作或不移动，本实用新型的实施例中还包括锁定机构，所述锁定机构在弹射执行系统作用前将第一固定部6相对车辆锁定，且所述锁定机构响应于弹射执行系统作用后将第一固定部6相对车辆进行解锁。

作为优选的实施例，所述锁定机构还响应于第一固定部6停止运动后将第一固定部6相对车辆重新锁定，这样在保证座椅后移到位后能保持在某个位置固定不动，为乘员1提供有效支撑。

具体的，如图4所示，所述第一固定部6内还设置有第二固定部5，所述第二固定部5设置在第一固定部6的内壁与气缸8的外壁之间，且第二固定部5相对车辆固定；所述第一固定部6上设置有第一锁孔19和第二锁孔20，所述第二固定部5上设置有第三锁孔；弹射执行系统作用前，所述锁定机构通过第一锁孔19和第三锁孔将第一固定部6和第二固定部5锁定；第一固定部6停止运动后，所述锁定机构通过第二锁孔20将第一固定部6重新锁定。

对于上述锁定机构，如图5所示，包括第一锁舌14、第二锁舌17、第一柱销15、第二柱销16、第一锁孔19和解锁块11。

所述第一锁孔19设置于第一固定部6上，用于提供车辆碰撞前第一固定部6及座椅的锁定作用。

所述解锁块11设置于活塞组件上，用于在活塞组件运动开始后将锁定机构解锁。

所述第二锁舌17为V形，且折弯处通过第二柱销16可转动式相对于车辆销接；所述第二锁舌17的一端与解锁块11适配，并响应于活塞组件运动，通过解锁块11推动第二锁舌17绕第二柱销16转动；所述第一锁舌14与锁孔适配，所述第一锁舌14上设置有第一活动孔；所述第二锁舌17的另一端通过第一柱销15活动式地销接于第一活动孔内，并响应于上述第二锁舌17绕第二柱销16转动拉动第一锁舌14从第一锁孔19中退出。

利用设计巧妙的机械结构，使得解锁块11带动第二锁舌17运动，进而传递到第一锁舌14处，并将第一锁舌14从第一锁孔19中退出完成解锁。如图4所示，解锁块11向后运动，第二锁舌17的下端向上抬起，第二锁舌17绕第二柱销16逆时针转动，第二锁舌17的上端在第一锁舌14的活动孔中转动并对活动孔产生下压的力，从而第一锁舌14向下运动，从第一锁孔19中退出，完成解锁。

进一步的，在上述锁定机构中，所述解锁块11设置于活塞杆10上，沿活塞杆10的运动方向，所述解锁块11上设置有若干与第二锁舌17的接触点；随着活塞杆10的运动，当前接触点与第二柱销16之间的距离在垂直于活塞运动方法上的投影长度先逐渐减小后保持不变。由此，由于第二锁舌17为V形且折弯处固定在第二柱销16上，因此，第二锁舌17绕第二柱销16转动，并且由于活塞向后运动，第二锁舌17被带动逆时针转动。第二锁舌17选择大于90°的V形，第二锁舌17上与第一锁舌14联动的一端位于与解锁块11接触的一端的前方，因此，随着第二锁舌17逆时针转动，第一锁舌14被向下带动，脱离出第一锁孔19。

进一步的，所述解锁块11上与第二锁舌17相接触的一面为平行于活塞杆10运动方向的平面，且在平面上靠近活塞头12的一端设有斜坡，自活塞顶9向活塞头12方向，所述斜坡自平面逐渐向远离第二柱销16的方向过渡。

为了解锁方便，所述锁孔的轴向沿垂直于活塞运动方向布置。

作为优选的，由于需要在座椅运动到位后重新将座椅锁定，因此需要重新将第一锁舌14锁入到第一固定部6上，设置所述第二柱销16为弹簧销，利用弹簧销扭转存储的回弹能量，带动第一锁舌14上移。

进一步的，为了实现上述重新锁定，所述锁定机构还包括第二锁孔20，所述第二锁孔20设置于第一固定部6上，所述第二锁孔20位于第一锁孔19的前方，且锁定机构响应于第一固定部6停止运动后将第一固定部6相对车辆重新锁定于第二锁孔20中。

更为优选的，所述气缸8上设置有排气口18，所述排气口18与动力系统7输出端在弹射执行系统作用前相对设置于活塞顶9的两侧。当活塞顶9运动到排气口18处时，位于前方的气缸8密闭空间中的气体得以排出，活塞不再受力从而停止运动。

更为细节的，在本实用新型的具体实施例中，所述排气口18与弹射执行系统作用前的初始接触点之间的距离为L1，所述活塞顶9的前侧面与平面远离活塞头12的一端之间的距离为L2，所述L1≥L2。由于重新上锁需要在气缸8泄气之后，因此需要活塞顶9先运动到排气口18处，然后第一锁舌14才能与第二锁孔20位置对正。故，假设解锁块11自初始接触点到最前方的长度为D1，活塞顶9前端面到排气口18的距离为D2，需满足D1≥D2，而D1和D2具体一段重合的部分，去除该重合部分即得L1≥L2。

在本实用新型的具体实施例中，还公开一种包括上述弹射系统的座椅。该座椅能够和安全带、安全气囊、汽车座椅配合为乘员1提供更为全面的保护。使得在车子发生碰撞时，乘员1能够更快地开始减速，并且减速缓慢，确保乘员1的安全。并且，配合使用预紧限力安全带的限力功能，可以确保座椅在向后移动的过程中，对乘员1始终保持一定范围内的力，防止乘员1因向后运动收到二次伤害。

进一步的，参考图2和图3所示，所述弹射执行系统对称设置于靠近座椅下方的两侧。弹射执行系统设计较为隐蔽，弹射前后对车内整体布置不产生明显的破坏。

更为细节的，在本实用新型的座椅中，所述锁定机构包括第一锁舌14、第二锁舌17、第一柱销15、第二柱销16、锁孔和解锁块11；所述锁孔设置于第一固定部6上；所述解锁块11设置于活塞组件上；所述第二锁舌17为V形，且折弯处通过第二柱销16可转动式相对于车辆销接；所述第二锁舌17的一端与解锁块11适配，并响应于活塞组件运动，通过解锁块11推动第二锁舌17绕第二柱销16转动；所述第一锁舌14与锁孔适配，所述第一锁舌14上设置有第一活动孔；所述第二锁舌17的另一端通过第一柱销15活动式地销接于第一活动孔内，并响应于上述第二锁舌17绕第二柱销16转动拉动第一锁舌14从锁孔中退出。

进一步的，在本座椅中，所述气缸8上设置有排气口18，所述排气口18与动力系统7输出端在弹射执行系统作用前相对设置于活塞顶9的两侧。

本实用新型的具体实施例中还公开了一种包括上述座椅的车辆。该车辆的安全性能更优，尤其是对于碰撞过程中乘员1的保护具有明显的优势。

虽然本实用新型已以较佳实施例揭露如上，然其并非用以限定本实用新型。本实用新型所属技术领域中具有通常知识者，在不脱离本实用新型的精神和范围内，当可作各种的更动与润饰。因此，本实用新型的保护范围当视权利要求书所界定者为准。