专利名称：车辆座位的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种带有与靠背连为一体的头靠的车辆座位。
头靠的一个作用是防止车辆发生后端碰撞时车辆乘员的头部抛向车辆后方。头靠一般以垂向可调节的方式安装在座位靠背上。另外也有的头靠设计成车辆座位座部的一个延伸的，固定部分。在目前车辆采用的头靠中，不管它是可调式或非可调式结构，车辆乘员的颈椎在后端碰撞中都承受很大的应变，这是由于尽管乘员的背部靠着靠背，其头部离头靠的距离还是较大(达150mm)的缘故。
为了防止上述应变，已有人提出在头靠中装入气囊。发生事故时，气体发生器在传感器的控制下在若干毫秒内使气囊充气。但是，由于在乘员头部和气囊之间的距离有很大差别，例如，乘员头部和头靠之间距离很小，这就意味着乘员头部被弹离气囊，从而造成意外的应变。
另外，还有人提出一种设备，其使用借助弹簧或烟花发生装置储存的能量使支承装置由一适当的触发装置操纵而趋近乘员的头部，当接触乘员的头部时立即保留在该位置上。为了进行控制，在头靠表面上设置适当的传感器。虽然在试验过程中已取得了很有希望的效果，但是由于技术成本相当高，这种系统尚未投入大量生产。
本发明的目的是提供一种车辆座位，它具有头靠且能够低成本制造，在后端碰撞中可以减小作用在乘员头部和颈部上的力。
在说明书开头提到的那种车辆座位的情形中，可以通过下述布置实现上述目的，即，在座位靠背上设置一个吸收力的装置、一个传递力的装置和一个头靠调整装置，上述装置的设计使得在后端碰撞中车辆乘员惯性力部分由吸收力的装置吸收，并通过传递力的装置传至头靠调整装置，以便将头靠移向乘员的头部。按照本发明，利用乘员的惯性来调整头靠，从而无需另设气囊或需要复杂传感装置的结构。例如，吸收力的装置可以是一个以滑动的方式装入头靠本身中的零件，例如，在后端碰撞中，一缓冲垫依靠惯性被移向车辆的后端，所产生的力则可以借助连杆或杠杆机构传至头靠。例如，设置一连杆或杠杆机构作为头靠调整装置以便调整头靠。
按照本发明的一个推荐实施例，头靠连同用作吸收力的装置的分离式座位靠背一起构成一种双臂杠杆，其可摆动地安装以便绕轴线摆动。上述轴线是由一水平地设置在座位靠背上的销限定的。该实施例的特点是结构特别简单，制造成本低廉。靠背的一部分与靠背的其余部分分开设置以便绕枢销的轴线摆动，靠背的摆动部分自然不必从外面看来是一个分开的部分，它最好被隐蔽在座位罩下。
例如，靠背的摆动部分可设计成乘员身体腰部区域衬垫的形式，或进，按照一优选实施例，可设计成在靠背上部区域中形成的肩部支承件，而枢销则设置在头靠和肩部支承件之间。在该实施例的情形中，在正常使用位置，即，在车辆正常工作中，乘员肩部不接触肩部支承件，乘员的头部也不接触头靠。在后端碰撞中，乘员身体将移向车辆后方，乘员的肩部区域将撞击与其只有很短距离的肩部支承件。这使头靠和靠背部分构成的双臂杠杆摆动，从而使头靠摆向车辆乘员的头部。因此，乘员头部与头靠之间距离被显著减小或完全消除，从而也减小了乘员头部和颈部的加速度。
由于与靠背部分和身体相应部分之间的距离相比较，乘员头部和头靠之间的距离较大，因而由中等身高的乘员的力接触点限定的杠杆臂最好显著地长于靠背部分上的力接触点限定的杠杆臂。在这种情形中，杠杆臂与作用在头靠上和作有在靠背部分上的力的中心接触点有关。因此存在靠背部分的运动的增速传递，作为头靠的运动。
由力在头靠上的接触和力在靠背上的接触所限定的杠杆臂的比值与中等身高乘员作用在头靠上和靠背部分上的质量的比值最好成反比关系。
按照本发明的一个推荐特征，由在头靠上的力接触点限定的杠杆臂和由在靠背上的力接触点限定的杠杆臂之间的比值在2.5∶1和6∶1之间的范围内，更确切来说，在4∶1和6；1之间的范围内。
如果杠杆臂比值在上述范围内，当事故中乘员头部撞击头靠及乘员背部撞击靠背时，作用在双臂杠杆上的力将大致平衡。这对于双臂杠杆形成牢固支承是很重要的。双臂杠杆的平衡状态取决于作用在它上面的质量。例如，如果肩部支承件构成可摆动地安装的靠背部分，那么，当杠杆臂比值与乘员头部的质量和乘员肩部的相称的质量成反比关系时可以达到平衡状态。通常该比值为1；4至1∶6，从而使杠杆臂具有上述反比关系。如果头靠向前摆动且乘员头部与其接触，这将意味着在乘员头部和肩部或头部和背部之间没有显著的相对运动。
头靠长度与靠背部分长度之比值最好在2.5∶1和6；1之间的范围内，即，在杠杆臂的比值的范围内，因此，不相称的杠杆比值将不可能对很高或很矮的乘员有效。
为了补偿双臂杠杆的惯性，枢销最好穿过由头靠和靠背部分构成的双臂杠杆的重心，以便使所形成的装置在水平方向上因而也在后端碰撞中是力中性的(force-neutral)。
按照本发明的另一个实施例，支承枢轴的轴承设计得使头靠及靠背部分的转动在径向负载的情形中至少是受抵抗的，因此有可能保证当乘员头部撞击头靠时，所产生的震动力不能引起靠背部分未被阻止的反弹。甚至阻止或抵抗作用也将减小向后的屈服反弹。但是最佳的布置方案是，一旦靠背部分使头靠移近乘员的头部，头靠和靠背部分就锁定在一起。
为了减小由于乘员头部冲击引起的向后屈服反弹，上述轴承具有用于产生摩擦力的装置和/或用于产生防止转动的互锁连接的装置。为此目的，上述轴承可以设计得在预定的径向负载下，用于产生摩擦力的装置和/或用于产生互锁连接的装置能够被乘员的惯性力形成的运动(相对于枢销)所移动，从非启动位置移入启动位置，这就是说，防松或锁紧动作被自动启动。
为了排除由于在车辆正常行驶中例如进入车辆时，或在加速时的径向负荷引起的抵抗作用或锁紧的可能性，设有设定非启动位置的偏压装置，因此，为了使装置移入启动位置必须首先增大径向负荷。
用于产生摩擦力的装置最好具有一个锥形的接收开口，在启动位置枢销被推入接收开口中，与开口的外壁面进入接合状态，因此，产生楔作用，使摆动受到增大的摩擦力的反抗，摩擦力甚至高得产生自锁作用，即，不再可能发生进一步的摆动。
枢销的轴承最好具有一轴承开口，该开口带有一个圆筒形部分和一个非圆筒形部分，枢销只有在径向载荷下才与非圆筒形部分接触，非圆筒形部分至少部分地包括用于产生摩擦力的装置和/或用于产生互锁连接的装置。
用于产生摩擦力的装置可以设置在轴承之外，或者，按照一推荐实施例设置在轴承本身中。在这一方面，轴承开口可以具有一个带有连续减小的横截面的井部，在启动位置上枢销进入井部。这就是说，轴承开口具有一个容许转动的部分和一个呈井部形式的邻接部分，枢销可被推入其中并夹卡在那里。
本发明的一个易于制造的特征是，轴承开口包括一个圆筒形部分和一个在井部中的非圆筒形的，带齿部分，枢销具有一个轮廓与上述带齿部分互补的部分，以及一个圆柱形部分。当发生后端碰撞时，相应两部分相互啮合，防止头靠的摆动。为了保证将头靠稳定地保持在正常使用位置上，设有保持装置，只有在后端碰撞中因惯性力作用在靠背部分上的压力才能够将其克服。例如，这种保持装置可以包括至少一根剪切销或一个在摆动的一个方向上不锁定，而在相反方向上锁定的棘爪状连接部，在后一种情形中，棘爪状连接部最好包括在轴承侧的锯齿状凸起，它在正常使用位置上配合在枢销的互补凹部中。
保持装置也可以包括一回位弹簧，以便将头靠迫入使用位置并抵靠一个止动件。
另外，可以设置一缓冲器以缓冲头靠的摆动。如果乘员和肩部支承件之间有一定距离，当肩部撞击肩部支承件时产生震摇，这种震摇也被缓冲器显著减小，这是特别有利的。
现在对照以下附图，结合本发明的优选实施例详述本发明。
图1的简化图表示本发明的车辆座位的原理，局部剖开，表示处于使用位置。
图2表示在后端碰撞中的图1的车辆座位。
图3表示从后部斜着看时图1的车辆座位的立体图。
图4表示从前部斜看时图1的车辆座位的立体图。
图5表示通过车辆座位上部和头靠的纵剖图。
图6是沿图5中X-X线的剖视图。
图7是按照第一实施例的头靠的轴承的侧视图。
图8是按照第二实施例的头靠的轴承的侧视图。
图9是按照第三实施例的头靠的轴承的侧视图。
图10是头靠和按照图9的轴承的靠背部分的分解图。
图11表示头靠及装在U形的、垂向可调支架上的靠背部分。
在图1中，车辆乘员1的座位2处于正常使用位置，即，处于运行位置。座位2包括一个带有头靠5的靠背部分3，头靠5用一枢销11连接，(图5中看得更为清楚)，借助两个轴承13安装在靠背的顶端部分以便摆动。与靠背部分3的其余部分分开的一个部分(下文中称为靠背部分7)具有一个构成肩部支承件的上靠背部分。头靠5和靠背部分7用垫子支承得比其余靠背部分3更硬，因此可以实现直接力传递和头靠的快速安置，这将在下文详述。靠背部分7与头靠5制成整体，枢销11设置在头靠5和肩部支承件之间，从而由头靠5和肩部支承件构成一个双臂杠杆9。双臂杠杆9可绕枢销11的轴线摆动。在图1所示正常使用位置上，头靠离乘员1的头部的距离X大致等于迄今以来使用的车辆座位中出现的距离。乘员1的肩部离靠背部分7的距离Y较小。双臂杠杆9的质量和枢销11的位置相互匹配，使枢销11穿过杠杆9的重心。为了使靠背部分7和其余的靠背部分3之间的过渡区37不是中空的，在该区域中带齿的衬垫部分如图4虚线所示相互地互锁。另外，也如图4虚线所示，头靠5可以具有侧向突出的边缘4，并设有也在图4中示出的孔洞6。
为了使杠杆9在正常使用位置保持稳定，设有一个带簧形式的回位弹簧49，其压靠在靠背部分7的后侧，迫使靠背部分7抵住一个侧向止动件。另外，如图2所示，一减震器71设置在靠背部分7的后侧以便在杠杆9摆动时起作用。
如图5所示，双臂杠杆9是由若干层构成的，并包括一个强固的骨架55，骨架55具有一个供枢销11穿过的横向孔。销63使骨架55连接于枢销11以防相对转动。骨架55由衬垫57包围，衬垫57最好是由围绕骨架的泡沫制成的。如图6所示，为了减少重量，骨架55部分地呈加强肋的形式。
图7至9表示枢销11的轴承的各种不同形式。从原理上讲，靠背部分3的一侧可具有转动轴承，另一侧相应地具有轴承13，13’和13”，如图7至9所示，但是在这一方面，两侧最好具有相同的轴承结构。在图7至9中，枢销11在轴承13，13’和13”中的位置处于正常使用位置。按照图7的轴承13具有一个轴承开15，开口15带有一个前部圆筒形部分19和一个相邻的有一小的锥度或楔角的井部17，使枢销11可以夹挤在井部17中。井部17的中心线与水平方向成α角地向上延伸。一剪切销41穿过轴承13，装配在枢销11中以防止其转动。枢销11的两自由端各具有一个小直径的延伸部，呈弹簧35(本例中呈平板弹簧形式)的偏压装置压靠在延伸部上。在轴承13中，弹簧35装配在适当的槽36中，并在槽中卡紧就位，它的作用是将枢销11保持在轴承开口15的圆筒形部分19中(在图5的结构中，枢销11是完整的圆柱形)，从而限定了非启动放置。
关于剪切销41和弹簧35，图8中的轴承13’与图7中的轴承13相同。这里，轴承开口15也具有一个与一井部相邻的圆筒形部分19，但是该井部却具有一个带齿部分23。枢销11并不象图7所示那样具有完全的圆柱形形状，而是具有一圆柱形部分27和一邻接的带齿部分25，带齿部分25的轮廓与带齿部分23互补而互相配合动作。
图9所示轴承13”与图8所示轴承13基本相同，但是具有一个棘齿状连接部43以替代剪切销41，连接部43在配合入枢销11的凹部47中的支承侧有一锯齿状凸起45，凹部47的形状与凸起45互补。凸起45和凹部47设计得使枢销11能够在方向P转动，而在相反方向上却被锁定。
现参阅附图描述在后端碰撞中，车辆座位2的减轻伤害的效果。在正常运行中，座位2处于图1所示的使用位置，呈回位弹簧49形式的保持装置、剪切销41或棘齿状连接部43的作用是将杠杆9限制在该使用位置上。另外，弹簧35协同地将杠杆9保持在使用位置上。
在后端碰撞中，乘员1由于自身惯性将向后方移动，小距离Y使乘员肩部首先与靠背部分7接触。由此产生的推动力使双臂杠杆9沿图2所示方向P转动，使头靠5前移。乘员的头部将最终碰到头靠5，头靠5布置得离头部只有一个小距离，因此，减小了乘员颈部受到的负荷。
由于乘员头部和肩部具有不同的质量作用在杠杆9上，因而杠杆9也许会失去平衡，使头靠5不稳定，出现相对运动。为了防止发生这种情况，要做到的是使杠杆9平衡。这一点是通过设计头靠5和靠背部分7处的杠杆臂l1和l2来实现的(分别由力接触点和肩部质量限定)，因而杠杆臂的比与作用在上述部分上的身体质量的比成反比。在这一方面，选择中等高度的乘员作基准。如图2所示，由于惯量和杠杆臂l1和l2，作用在杠杆9上的力达到平衡。为了对极矮或极高的乘员提供有效的保护，杠杆臂l1和l2的比值11∶l2在2.5∶1至6∶1的范围内，最好在4∶1至6∶1的范围内，这是由于对大多数人来说，乘员头部质量和乘员肩部的比例部分之间的比值在1∶4和1∶6的范围内。头靠5的长度l3与靠背部分的长度l4的比例最好在2.5∶1和6∶1之间的范围内。但是更精确来说，杠杆9是否达到平衡取决于枢销11的位置。通过垂向调节枢销11的位置，可使杠杆臂l1和l2适合于使用者。在图11中，头靠5因此而支承在U形架61中，U形架61具有一个带有多个等距孔67的舌部65，舌部65装在靠背部分3中的相应轴承中，一个可卸棘爪装置67装配在孔67中以便调节头靠5以及整个杠杆9的高度。由于在头靠调整不当时，事故中不可能有力的绝对平衡，而且质量将以一个时滞作用在杠杆9上，因而设有一当头靠摆向乘员头部就固定头靠5的位置的装置。这种装置只有当在径向载荷下的碰撞时才起作用，使头靠5和靠背部分7的摆动被抵制，最好被完全防止。图7表示为此目的而设置的，用于产生摩擦力的，由井部17构成的装置。当发生事故时，枢销11沿方向P转动，剪切销41将被剪断。由于作用在靠背部分7上的，当乘员头部接触头靠5时存在的径向力，枢销11将反抗弹簧35的力向下位移，并将装配在锥形井部17中，在那里被夹紧或至少由于增大的摩擦而阻碍其转动。如果出现自锁作用，那么，乘员头部和肩部之间的相对运动甚至是不可能的。
在图8的结构台，带齿部分23和25构成产生互锁连接的装置，以便在装置的启动位置上排除杠杆9摆动的可能。如果发生后端碰撞，枢锁11在圆筒形部分27中转动且支承后移向车辆后方，使部分25的齿与轴承13’的部分23的相应齿啮合。在这种启动位置上，杠杆9将处于锁定状态中。在图7和8所示实施例中，在枢销11后移之后必须装配一个新的剪切销41，而在图9的轴承13”中，当发生小事故后则可以手工将枢销11重新调至其原位。凸起45在沿方向P转动时并不被剪断。
也可以采用其它装置来产生互锁连接。例如，枢销11不必象图8所示那样在其半个圆周上带齿，而是在其圆周上只设置几个齿就足够了。
为了防止头靠对乘员头部的较大冲击，头靠5可设置适当的软衬垫。在这种情形中，回位弹簧49可以象一个附加缓冲装置一样，减小冲击，就象单独设置的缓冲器71那样。另外，为了产生相对的效果在枢销11处可具有较高的摩擦矩，这是通过加大枢销11的延伸部(弹簧35与其配合)的直径而实现的。
权利要求
1.一种带有与靠背部分(3)连为整体的头靠(5)的车辆座位，其特征在于靠背部分(3)设有一个吸收力的装置、一个传递力的装置和一个头靠调整装置，这些装置的设计使得在后端碰撞中由于车辆乘员(1)的惯性引起的力部分被吸收力的装置吸收，并通过传递力的装置传至所述调整装置以便将头靠(5)移向乘员(1)的头部。
2.如权利要求1所述的车辆座位，其特征在于头靠(5)与适于用作所述吸收力的装置的，分开的靠背部分(7)构成一个双臂杠杆(9)，其可绕由设在靠背部分(3)中的一水平枢销(11)限定的轴线摆动。
3.如权利要求2所述的车辆座位，其特征在于所述分开的靠背部分(7)是在靠背部分的上部形成的一个肩部支承件，所述枢销(11)设置在头靠(5)和该肩部支承件之间。
4.如权利要求2或3所述的车辆座位，其特征在于由乘员(1)的接触所限定的在头靠(5)上的杠杆臂(l1)显著地长于由所述乘员的接触限定的在所述分开的靠背部分上的杠杆臂(l2)，所述杠杆臂(l1，l2)分别由中等身高乘员的力接触的中心点限定的。
5.如权利要求4所述的车辆座位，其特征在于由在头靠(5)上的力接触中心点和在靠背部分(7)上的力接触中心点限定的杠杆臂(l1，l2)的比值与作用在头靠(5)上和靠背部分(7)上的所述中等身高乘员的身体质量的比值成反比。
6.如权利要求4所述的车辆座位，其特征在于由在头靠(5)上的力接触和在靠背部分(7)上的力接触限定的杠杆臂(l1，l2)的比值在2.5∶1和6∶1之间的范围内。
7.如权利要求4至6中任一项所述的车辆座位，其特征在于枢销(11)基本穿过由头靠(5)和靠背部分(7)限定的双臂杠杆的重心。
8.如权利要求4至7中任一项所述的车辆座位，其特征在于所述枢销(11)的轴承(13；13’；13”)具有用于产生摩擦力的装置和/或产生互锁连接的装置以便抵抗或可靠锁定上述摆动，因此，在径向载荷的情形中，头靠(5)和背靠部分(7)的摆动至少受到抵抗。
9.如权利要求8所述的车辆座位，其特征在于轴承(13；13’；13”)的设计使得用于产生摩擦力的装置和/或用于产生互锁连接的装置能够在预定的径向载荷下，借助在后端碰撞中由乘员(1)的惯性力引起的相地于枢销(11)的轴线的运动，从非启动位置移出而进入启动位置。
10.如权利要求9所述的车辆座位，其特征在于；一个偏压装置设定在无径向载荷条件下装置的非记动位置。
11.如权利要求8至10中任一项所述的车辆座位，其特征在于；所述轴承(13)具有一个轴承开口(15)，该轴承开口带有一圆筒形部分(19)和一个非圆筒形部分，枢销(11)在径向载荷下与所述非圆筒形部分接触，所述非圆筒形部分至少部分地包括用于产生摩擦力的装置和/或用于产生互锁连接的装置。
12.如权利要求11所述的车辆座位，其特征在于所述非圆筒形部分具有一个带有连续地变小的横截面的井部(17)，其限定了用于产生摩擦力的装置，在启动位置枢销(11)移入所述井部。
13.如权利要求11或12所述的车辆座位，其特征在于轴承开口(15)的呈井部(21)形式的非圆筒形部分(19)具有一个带齿部分(23)，枢销(11)具有一个带有与所述带齿部分(23)轮廓互补的部分(25)和一个圆柱形部分(27)。
14.如权利要求2至13中任一项所述的车辆座位，其特征在于所述头靠(5)由保持装置保持在正常使用位置上，所述保持装置只是在后端碰撞中由于惯性力而作用在所述分开的靠背部分(7)上的压力才被克服。
15.如权利要求14所述的车辆座位，其特征在于所述保持装置包括至少一个剪切销(41)。
16.如权利要求14或15所述的车辆座位，其特征在于所述保持装置包括一个棘齿状连接部(43)，它能够在摆动方向上转动，而在相反方向上锁定。
17.如权利要求16所述的车辆座位，其特征在于所述棘齿状连接部(43)包括一个在轴承侧上的锯齿状凸起(45)，其在使用位置上配合在枢销(11)的互补凹部(47)中。
18.如权利要求14至17中任一项所述的车辆座位，其特征在于所述保持装置包括一回位弹簧(49)，其将头靠(5)迫入使用位置并抵靠一止动件。
19.如前述任一权利要求所述的车辆座位，其特征在于枢销(11)能够进行垂向调节。
20.如前述任一权利要求所述的车辆座位，其特征在于一缓冲器(71)用于缓冲头靠(5)的摆动。
全文摘要
一种车辆座位包括一个与背靠部分(3)连为整体的头靠(5)。背靠部分(3)设有一个吸收力的装置、一个传递力的装置和一个头靠调整装置。这些装置的设计使得乘员(1)的惯性力在后端碰撞中部分地被吸收力的装置吸收且通过传递力的装置传至调整装置以使头靠(5)移向乘员头部。吸收力的装置、传递力的装置和头靠调整装置是由绕靠背部分(3)中水平枢销(11)的轴线安装的双臂杠杆(9)限定的。杠杆(9)的双臂是由分开的靠背部分(7)和头靠(5)构成的。
文档编号B60N2/42GK1162540SQ9710208
公开日1997年10月22日 申请日期1997年1月28日 优先权日1997年1月28日
发明者阿图尔·弗尔 申请人:Trw乘员约束系统公司