专利名称：活性材料头部限制组件的制作方法
技术领域：
本发明涉及机动车辆中的头部限制部，且更具体地涉及采用活性材料 (active material)的头部限制部的锁定和展开。
背景技术：
头部限制组件常用于车辆中，并且通常被可调节地连接到座椅靠背。头部 限制部与就座乘客的头部后面对准，以在车辆运行过程中提供舒适、支撑和保护。头部限制 部的衬垫部分适于提供支撑和保护，并通常由终端使用者定位。
车辆的乘客为了舒适常常使其座椅靠背位于不同的角度。例如，车辆乘客 在诸如货车和运动型多用途车辆的具有较高就座高度的车辆中常常坐得更直，而在客车中 的乘客常常处于更倾斜的位置。座椅靠背位置的变化可使所附接的头部限制部移动而更远 离或更接近就座乘客的头部。也就是说，在乘客头部与头部限制部之间的空间可以由于座 椅靠背的位置而被影响和改变。
发明内容
在一些情况下，希望头部限制部接近或接触乘客的头部后面。在车辆使用 过程中，希望将头部限制组件从基于舒适而选择的位置调节至基于支撑乘客的位置。
提供一种头部限制组件，其包括支撑构件，和在收缩位置与展开位置之 间选择性地可移动的可展开构件。可展开构件在展开位置比在收缩位置更远离支撑构件。 联结件相对于支撑构件被可旋转地安装并且相对于可展开构件被可旋转地安装。头部限制 组件进一步包括轴，该轴安装到联结件以随其旋转。活性材料构件具有相对于支撑构件安 装的第一端和第二端。活性材料构件的中间部分接合所述轴上的唇缘，使得活性材料构件 具有弯曲形状的特征，其中所述端处于唇缘的相对侧。活性材料构件是可致动的以旋转所 述轴，从而使可展开构件从其收缩位置移向其展开位置。
可替代的头部限制组件使用与杆滑动接合以进行平移的离合器组件。第二 联结件相对于可展开构件和离合器组件被可旋转地安装。可展开构件从其收缩位置移向其 展开位置引起第二联结件旋转，从而使离合器组件沿所述杆平移。第二联结件和杆形成了 针对所述构件的框架支撑部，这种结构当物体与衬垫构件接触时具有更稳定的结构和更高 的载荷能力。
根据以下结合附图对于实施本发明的最佳方式进行的详细描述，本发明的 上述特征和优点以及其他特征和优点将变得显而易见。
图1是具有带头部限制组件的座椅组件的乘客隔间的示意图2是图1所示头部限制组件在限制位置的示意性后视图2A是图1和2中的头部限制组件在限制位置的示意性侧视图3是图1-2A所示头部限制组件在展开位置的示意性后视图3A是图1_3所示头部限制组件在展开位置的示意性侧视图4是用于图1所示座椅组件的头部限制组件的另一实施例在限制位置的示意性侧视图5是图4所示头部限制组件在部分展开位置的示意性侧视图6是图4和5所示头部限制组件在完全展开位置的示意性侧视图7是用于图4-6所示头部限制组件中的离合器组件在标定位置的示意 图8是图7所示离合器组件在向上从动第二位置的示意图9是图7和8所示离合器组件在锁定第三位置的示意图10是图7-9所示离合器组件在解锁的第四位置的示意图11是图7-10所示离合器组件在向下从动第五位置的示意图12是用于图1所示座椅组件的头部限制组件的另一实施例在限制和锁 定位置的示意性后视图13是图12所示头部限制组件在限制和未锁定位置的示意性后视图14是图12和13所示头部限制组件在限制和未锁定位置的示意性后视 图；和
图15是图12_14所示头部限制组件在展开位置的示意性后视图。
具体实施例方式
参见附图，其中，相同的附图标记指代相同的部件。图1示意性地图示了安 装到车体18的底板14的座椅组件10。车体18限定了其中设置有座椅组件10的乘客隔 间22。座椅组件10包括座椅下部分26、座椅靠背部分30和头部限制组件34。座椅下部分 26限定用于支撑乘客(未示出)的大致水平方向的表面38。座椅靠背部分30相对于座椅 下部分26安装，并限定用于支撑乘客背部的表面42。座椅靠背部分30可相对于座椅下部 分26刚性安装，或可相对于座椅下部分可转动地安装而使其倾斜角度可由乘客选择性地 改变。
头部限制组件34安装到座椅靠背部分30的上端部。头部限制组件34被 图示为分离于座椅靠背部分的构件，不过，应注意，在本发明权利要求的范围内，本领域技 术人员应理解的是，头部限制组件可为座椅靠背部分的集成部件。例如，头部限制部可为座 椅靠背的上部分。头部限制组件34限定的表面46与表面42朝向大致相同的方向。
参见图2和2A，头部限制组件34包括相对于座椅靠背部分(在图1中显示 为30)安装并例如为板54的支撑构件，而且包括限定了表面46的衬垫构件58。衬垫构件 58通过致动器组件62有效连接到板54，致动器组件62设置成使衬垫构件58相对于板54 选择性地移动。致动器组件62包括安装到板54的四个架66A-D，和安装到衬垫构件58的四个架70A-D。四个联结件74A-D将板54与衬垫构件58有效地相互连接。应注意的是，衬垫构件58为示例性的，构件58选择性地移动头部限制组件34的表面46 (如图1中所示)， 并可在本发明权利要求的范围内具有其他结构。表面46可通过有效连接到构件58等的弹 性膜形成。
更具体地，联结件74A在其一端被可旋转地连接到架66A，以围绕轴线Al 相对于板54旋转，而且联结件74A在其另一端被可旋转地连接到架70A，以围绕轴线A2相 对于衬垫构件58旋转；联结件74B在其一端被可旋转地连接到架66B，以围绕轴线Al相对 于板54旋转，而且联结件74B在其另一端被可旋转地连接到架70B，以围绕轴线A2相对于 衬垫构件58旋转；联结件74C在其一端被可旋转地连接到架66C，以围绕轴线A3相对于板 54旋转，而且在其另一端被可旋转地连接到架70C，以围绕轴线A4相对于衬垫构件58旋 转；联结件74D在其一端被可旋转地连接到架66D，以围绕轴线A3相对于板54旋转，而且在 其另一端被可旋转地连接到架70D，以围绕轴线A4相对于衬垫构件58旋转。轴线Al、A2、 A3、A4平行。
衬垫构件58在图2和2A中图示为相对于板54而处于第一位置，即收缩位 置。当衬垫构件58处于第一位置时，联结件74A-D为大致竖直取向，使得架70A-D邻接板 54。
致动器组件62进一步包括轴90，轴90安装到联结件74A、74B以随其围绕 轴线Al旋转。轴90大致为柱形，其特征在于，具有从其径向突出的唇缘94。致动器组件 62还包括形状记忆合金(SMA)线98，线98的特征在于，其具有第一端102和第二端106。 第一端102和第二端106安装到板54并且处于其相对两侧。SMA线98的中间部分接触唇 缘94。唇缘94高于端102、106的安装位置，从而使SMA线98具有“弯弦”形状特征，如图 所示。W032]形状记忆合金的特征在于，合金当温度低于其马氏体结束温度Mf时具有冷 态。形状记忆合金的特征还在于，合金当温度高于其奥氏体结束温度Af时具有热态。由所 述合金形成的物体的特征在于，可以具有预定形状。当所述物体在冷态假塑性变形时，可通 过将该物体加热至高于其奥氏体结束温度Af而使应变逆转，即，将该物体加热至高于其Af 将引起该物体由于从马氏体至奥氏体的材料相变而恢复其预定形状。SMA的弹性模量和屈 服强度在冷态比在热态时也显著更低。本领域技术人员应理解的是，假塑性应变类似于塑 性应变的原因在于，此应变保持存在，除非引起此应变的应力被消除。不过，不同于塑性应 变的是，当所述物体被加热至其热态时，假塑性应变可逆。
SMA线98的特征在于，具有预定的长度(形状)，并设置成，当衬垫构件58 处于如图2和2A所示的其第一位置时，SMA线98具有拉伸应变特征。激活装置99连接到 线98以将激活信号施加于线98。当线98被加热至热态时，线98的长度减小而将足够的 力施加于唇缘94上，从而使轴90以及联结件74A、74B围绕轴线Al旋转，如图3和3A中所 示。参见图3和3A，当联结件74A、74B围绕轴线Al旋转时，它们引起衬垫构件58移动远离 板54。衬垫构件58由于联结件74A、74B的旋转而移动，并因而引起联结件74C、74D旋转。 当SMA线98具有其预定长度时，衬垫构件58相对于板54处于第二位置，即展开位置，如图 3和3A所示，在此第二位置，衬垫构件58在车体中向前延伸并且比在第一位置时更接近于 乘客。
SMA线98的弯弦结构引起比其他SMA线的结构使用更少的线，并引起衬垫构件58从其第一位置更快地展开到其第二位置。通过弯弦结构，SMA线的两端固定，因此， 将电流供应到SMA线的引导线仅需要移动得足以适应于端102、106的移动即可，其中，端 102,106的移动可能源自在展开过程中存在阻碍构件58移动的物体(即，如果所述端通过 诸如弹簧的能量吸收器安装到板54)。还可能存在的情况是，SMA线不能以足够的力/速度 展开头部限制组件。在这种情况下，低硬度的平衡弹簧可附接到所述机构的多个位置，从而 使其抵消衬垫构件58的重量以及在展开过程中移动的其他机构/头部限制部部件的重量。 这些平衡弹簧可采用以下形式，即，连接在联动器臂之间(例如在联结件74A与74C之间) 的拉伸弹簧，将支撑部连接到前表面(例如在54与70C之间)的拉伸弹簧，将支撑部连接 到联动器臂(例如在54与74C之间)的拉伸弹簧，或位于支撑部的联动器/离合器枢转部 位之一处(例如在构件66A与联结件74A之间)的扭转弹簧。
参见图4，示意性图示了可替代的头部限制组件34A。头部限制组件34A使 用四杠平行联动器系统(在头部限制部的各侧镜像设置)以将构件58从相对于板54的第 一位置(即，如图4中所示收缩位置)移向相对于板54的第二位置(即，如图6中所示展 开位置)。
架66A、66C安装到板54，架70A、70C安装到衬垫构件58。联结件74A在其 一端被可旋转地连接到架66A，以相对于板54旋转，而且联结件74A在其另一端被可旋转地 连接到架70A，以相对于衬垫构件58旋转；联结件74C在其一端被可旋转地连接到架66C， 以相对于板54旋转，而且联结件74C在其另一端被可旋转地连接到架70C，以相对于衬垫构 件58旋转。
杆110通过架114安装到板54。联结件116在其一端被可旋转地连接到 架70A，并在其另一端被可旋转地连接到离合器组件120。离合器组件120与杆110滑动接 合，使得离合器组件120的移动基本上限制为沿杆110平移。轴90安装到联结件74A以随 其旋转。轴90包括唇缘94。SMA线(在图4-6中未示出)以与如图2-3A中所示相同的方 式将唇缘94与板54有效相连。当SMA线加热至其热态时，其引起轴90旋转，这因而引起 联结件74A旋转并使构件58移动远离板54。构件58在图5中显示为相对于板54处于中 间位置，并在图6中显示为相对于板54处于其第二位置。参见图5和6，构件58的移动引 起联结件116将离合器组件沿杆110向上平移，使得联结件116和联结件74A形成了用于 构件58的A框架支撑部，这种结构当物体与外表面46接触时具有更稳定的结构和更高的 载荷能力。
离合器组件120为单向离合器，其允许离合器组件120沿杆110向上移动， 并且阻止离合器组件120沿杆110向下移动。因此，离合器组件120阻止构件58从如图6 中所示的其第二位置移向如图4中所示的其第一位置。
参见图7-11，离合器组件120包括其中形成有孔(未示出)的板130。板 130被可枢转地连接到构件132。杆110延伸穿过板130中的孔，板130被安装为处于由弹 簧134保持的角度。在倾斜板130中的孔允许组件120沿杆110向上自由滑动，如图8中所 示。当组件120沿向下方向加载时，如图9中所示，通过摩擦连接到杆110上的弹簧34有 助于使板130进一步升高和旋转，使得板130形状配合地锁定在杆110上，从而限制板130 和组件120的任何向下运动。通过旋转板130，例如，通过将力F施加于板130 (如图10中所示)，离合器组件120可回到其初始位置，从而允许板130和组件120沿杆110向下滑动 返回，如图11所示。
参见图12，其中相同的附图标记指代与图1-11中相同的部件，可替代的头 部限制部致动组件34B被示意性地图示。SMA线在其端102、106被安装到杠200，并以“弯 弦”方式与轴90的唇缘94接合。销204A、204B安装到杠200，而且每个销204A、204B均连 接到相应的弹簧208A、208B，弹簧208A、208B拉拽杠200紧靠止动构件210A、210B。弹簧 208A、208B安装到图1所示板54的相对两端。每个销204A、204B滑动穿过形成在相应构件 214A、214B中的相应孔(未示出)。构件214A、214B相对于销204A、204B成一定的角度，从 而允许杠200向上运动但阻止杠200向下运动。在构件214A、214B与销204A、204B之间的 相互作用类似于在板130与杆110之间的相互作用。
当SMA线98致动时，即加热至其热态时，SMA线98促使轴90旋转，如图13 中所示，从而使衬垫构件(在图2中显示为58)从其第一位置移向其第二位置。参见图13 和14，如果有一物体阻碍衬垫构件并阻止其从第一位置移向第二位置，则SMA线98当被加 热至其热态时的力使得弹簧208A、208B伸长，从而使杠200向上移动，如图15中所示。于 是将阻止杠200向下返回，直到构件214A、214B移动。因此，弹簧208A、208B提供了应变释 放。所描述的应变释放机构如果在头部限制部展开期间被接合，则可重置到其初始配置， 使得所述机构可在随后的时间展开。所述应变释放机构重置可使用机械相互作用自动实 现，例如，构件214A、214B可通过刚性附接到旋转轴90的突出构件被迫使至其“解锁”位置 (disengaged position)(类似于图10)。这些突出部在处于收缩位置时将保持构件214A、 214B解锁。当突出部向外和向上(进入页面)旋转时，其将不再限制构件214A、214B的位 置，从而允许所述应变释放装置的单向操作。如果所述轴和突出部旋转至其初始取向，则突 出部将再次接触构件214A、214B而使其解锁。一旦解锁，则伸长的弹簧208A、208B将自由 缩短，从而将杠200向下拉拽回到其紧靠止动部210A、210B的初始位置。
在此的实施例中采用形状记忆合金线。不过，在本发明的权利要求的范围 内也可采用其他活性材料。例如，可采用其他形状记忆材料。形状记忆材料是一类活性材 料，有时也称为智能材料，是指具有以下特征的材料或复合物能够记忆其初始形状，并且 由此可通过施加外来刺激(即激活信号)恢复其初始形状。因此，形状记忆材料从其初始 形状的变形可以是临时状态。
示例性的形状记忆材料包括形状记忆合金(SMA)，诸如介电弹性体的 电激活聚合物(EAP)，离子聚合物金属复合材料(IPMC)，压电聚合物和形状记忆聚合物 (SMP)，磁性形状记忆合金(MSMA)，形状记忆陶瓷(SMC)，压变塑料(baroplastics)，压电陶 瓷，磁流变(MR)弹性体，上述形状记忆材料与非形状记忆材料的复合材料，和包括至少一 种上述形状记忆材料的组合。ΕΑΡ、压电陶瓷、压变塑料以及类似物可通过与在此所述的形 状记忆合金类似的方式使用，根据本揭示内容，这对于本领域技术人员而言是可以认识到 的。
在本揭示内容中，大多数实施例包括形状记忆线；不过，在本发明权利要 求的范围内，可通过各种其他形式使用形状记忆材料和其他活性材料，所述形式例如为 带、片、板、泡沫体、蜂窝体和格阵结构、螺旋或管状弹簧、编织缆线、管或包括至少一种上述 形式的组合，根据本揭示内容，对于本领域技术人员应认识到的是，可通过类似方式使用这些形式。
虽然已经详细描述了实施本发明的最佳方式，不过，对于熟悉本发明相关 领域的技术人员而言，在所附权利要求的范围内，可以采用各种可替代设计和实施例来实 现本发明。
权利要求
一种头部限制组件，包括支撑构件；可展开构件，在收缩位置与展开位置之间选择性地可移动；所述可展开构件在所述展开位置比在所述收缩位置更远离所述支撑构件；联结件，相对于所述支撑构件被可旋转地安装并且相对于所述可展开构件被可旋转地安装；轴，相对于所述联结件安装成随所述联结件相对于所述支撑构件旋转，所述轴具有唇缘；和活性材料构件，其特征在于具有第一端和第二端；其中，所述第一端和第二端相对于所述支撑构件安装在所述唇缘的相对侧上，所述活性材料构件的中间部分接合所述唇缘；其中，所述第一端和第二端以及所述唇缘相互充分定位以使所述活性材料构件具有弯曲形状的特征；所述活性材料构件是可致动的以旋转所述轴，从而使所述可展开构件从其收缩位置移向其展开位置。
2.根据权利要求1的头部限制组件，其中，所述活性材料构件包括形状记忆合金、铁磁 形状记忆合金、形状记忆聚合物、磁流变弹性体、电流变弹性体、电激活聚合物和压电材料 中的至少一种。
3.根据权利要求1的头部限制组件，其中，所述活性材料构件为线。
4.根据权利要求1的头部限制组件，其中，所述活性材料设置成通过激活信号被激活， 所述激活信号包括热激活信号、电激活信号、磁激活信号、化学激活信号和机械载荷中的至 少一种。
5.根据权利要求4的头部限制组件，进一步包括设置成向所述活性材料提供所述激 活信号的激活装置。
6.根据权利要求1的头部限制组件，其中，所述活性材料构件在形状、硬度和尺寸中的 至少一方面成比例于外部施加信号而改变。
7.根据权利要求1的头部限制组件，进一步包括相对于所述支撑构件可移动的杠，其中，所述活性材料构件安装到所述杠；和位于所述杠与所述支撑构件之间的至少一个弹簧，用于沿朝向所述支撑构件的方向偏 置所述杠。
8.根据权利要求7的头部限制组件，其中，所述杠沿朝向所述可展开构件的方向可移 动，以减小所述活性材料构件的应变。
9.一种头部限制组件，包括支撑构件；可展开构件，在收缩位置与展开位置之间选择性地可移动；所述可展开构件在所述展 开位置比在所述收缩位置更远离所述支撑构件；杆，相对于所述支撑构件安装；离合器组件，与所述杆滑动接合以沿所述杆平移；第一联结件，相对于所述支撑构件被可旋转地安装并且相对于所述可展开构件被可旋 转地安装；第二联结件，相对于所述可展开构件被可旋转地安装并且相对于所述离合器组件被可旋转地安装；和头部限制部，设置成使所述可展开构件从所述收缩位置向所述展开位置的移动引起所 述第二联结件旋转，从而使所述离合器组件沿所述杆平移。
10.根据权利要求9的头部限制组件，其中，所述可展开构件包括活性材料构件，用于 致动其从所述收缩位置向所述展开位置的移动。
11.根据权利要求10的头部限制组件，其中，所述活性材料构件包括形状记忆合金、铁 磁形状记忆合金、形状记忆聚合物、磁流变弹性体、电流变弹性体、电激活聚合物和压电材 料中的至少一种。
12.根据权利要求10的头部限制组件，其中，所述活性材料构件为线。
13.根据权利要求10的头部限制组件，其中，所述活性材料设置成通过激活信号被激 活，所述激活信号包括热激活信号、电激活信号、磁激活信号、化学激活信号和机械载荷中 的至少一种。
14.根据权利要求13的头部限制组件，进一步包括设置成向所述活性材料构件提供 所述激活信号的激活装置。
15.根据权利要求10的头部限制组件，其中，所述活性材料构件在形状、硬度和尺寸中 的至少一方面成比例于外部施加信号而改变。
16.一种用于选择性地展开头部限制组件的方法，包括采用激活信号激活活性材料，其中，所述活性材料与支撑构件的表面有效相联，并设置 成在收到所述激活信号时经受至少一种性能上的改变；和所述激活因而响应于所述至少一种性能上的改变而致动所述支撑构件移向展开位置。
17.根据权利要求16的方法，进一步包括使所述活性材料无效以逆转至少一种性能 上的改变。
18.根据权利要求16的方法，其中，所述采用激活信号激活活性材料包括施加热激活 信号、电激活信号、磁激活信号、化学激活信号和机械载荷中所选择的一种。
19.根据权利要求16的方法，其中，所述至少一种性能为所述活性材料的形状、硬度 或尺寸，其中，所述改变成比例于外部施加信号。
全文摘要
提供一种头部限制组件，在收缩位置与展开位置之间选择性地可移动。头部限制组件包括支撑构件和可展开构件。联结件相对于支撑构件和可展开构件被可旋转地安装。轴连接到联结件以随其旋转。活性材料构件是可致动的以旋转所述轴，并因而使可展开构件从其收缩位置移向其展开位置。
文档编号B60N2/48GK101823450SQ20081008706
公开日2010年9月8日 申请日期2008年4月11日 优先权日2008年4月11日
发明者A·佐尔诺, J·H·布朗, P·W·亚历山大 申请人:通用汽车环球科技运作公司;合金力学公司