CN101195351A - 用于儿童安全座椅的能量吸收座椅锚固约束系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及用于儿童安全座椅的能量吸收座椅锚固约束系统。提供一种能量吸收可变形结构，将儿童座椅与车辆安装部连接。该能量吸收可变形结构包括金属棒环，包括配置为与该车辆的安装部连接的底端，配置为与儿童安全座椅连接的远端，以及多个位于该底端和该远端之间的弯曲可变形部，其中每个弯曲可变形部包括向内延伸部，其从该可变形结构的周界延伸至该可变形结构的基本上是中心的内部区域；其中该可变形结构的弯曲可变形部配置为当该底端和远端受拉力时变形，从而吸收能量。

Description

用于儿童安全座椅的能量吸收座椅锚固约束系统

技术领域

本发明设计一种用于儿童座椅的能量吸收座椅锚固约束系统。

背景技术

为了满足联邦机动车安全标准(Federal Motor Vehicle Safety Standards)，车辆可包括上部锚固连接装置以容纳与儿童安全座椅靠背的上部相连的儿童安全座椅系带钩。该儿童安全座椅上部与车辆的连接可减少正面碰撞中该儿童安全座椅向前的位移。然而，在向前车辆碰撞的情况中，由该儿童安全座椅约束装置向该儿童安全座椅的乘员施加的冲击却增大。

一种降低该碰撞力对儿童安全座椅冲击的方法在6,767,057号美国专利中描述。特别地，公开了具有能量吸收机构的儿童安全座椅的锚固连接装置。在一个例子中，上部锚固总成包括U形钢支架，其带有水平固定在车辆上的第一端，以及具有用于与对应的上部儿童座椅锁扣可松开接合的可锁部分的第二端。如果超过预定的向前力，该U形支架向前弯曲并且变形。该支架的变形吸收能量。在另一个关于下部锚固总成的例子中，6,767,057号美国专利公开了C形钢支架，其带有两个具有波纹形的褶皱以及在自由端上有贯通孔的支腿。钢锚柱穿过贯通孔在该连接支架的两个支腿之间延伸，并且焊接到该支架。如果超过该褶皱上预定的伸展力，该褶皱就被弄平。在金属弯曲以及弄平每个褶皱时，能量就被吸收。

然而，这里发明人已经意识到这种能量吸收装置的缺陷。例如，上述装置吸收能量的能力会受到该U形板及该波纹形褶皱的长度限制，其次受到用于锚固连接装置的可用空间的限制。而且，由于该锚固总成的一端固定在该车辆上，并且形变主要发生在一个方向，这些装置可以降低这个方向上的冲击力，而其他方向的冲击力的减少可能是有限的。此外，可以注意到所公开的上部锚固总成由于其形状而具有突出的外观。

发明内容

在一种方法中，上述问题可以通过能量吸收可变形结构将儿童座椅与车辆安装部连接来解决，包括金属棒环，其包括配置为与该车辆的安装部连接的底端，配置为与儿童安全座椅连接的远端，以及多个位于该底端和该远端之间的弯曲可变形部，其中每个该弯曲可变形部包括向内延伸部，其从该可变形结构的周界向内延伸至该可变形结构的基本上是中心的内部区域；其中该可变形结构的弯曲可变形部配置为当该底端和远端受拉力时变形，从而吸收能量。

根据另一方面，提供一种用于固定儿童安全座椅的连接总成。该连接总成包括与车辆底盘(chassis)上的车辆安装部连接的接头；可变形结构与该接头可转动铰接，该可变形结构制成金属棒环，其中该环包括配置为与该车辆安装部连接的底端，配置为与该儿童安全座椅连接的远端，位于该底端和该远端中间的弯曲可变形部，其延伸入该可变形结构的基本上是中心的内部区域，其中该可变形结构的弯曲可变形部配置为当该底端和远端受拉力时变形，从而吸收能量。

根据又一方面，提供一种用于固定儿童安全座椅的能量吸收可变形结构。该可变形结构包括金属丝，其与该儿童安全座椅以及该车辆的车辆安装部连接，其中该金属丝制成适合于具有预定周界的空间内，并且其本身在至少一个位置从该周界向内弯曲，这样该金属丝环的周长比该周界的长度长。

这样，由于在制造过程中，该弯曲可变形部可在该内部环中变化，可调整该可变形结构以在不增加该可变形结构尺寸的情况下实现变形所需长度上基本上恒定的负荷。此外，该可变形结构一端与该接头的连接可使该可变形结构横向和转动移动。因此，该连接总成可对齐以吸收或降低不同方向的冲击力。此外，由于该可变形结构可包括一体形成，易于制造。进而，该连接总成可以是紧凑的和基本上平的。因此，其可容易设在该车辆中或者可设计为至少部分从用户的视野中隐藏，提高美观。

附图说明

图1是用于将儿童安全座椅固定在车辆上的连接总成的示例性实施例的俯视图，示意性地示出与车辆底盘的安装部的连接以及与儿童安全座椅系带的连接。

图2是用于将儿童安全座椅固定在车辆上的连接总成的第二示例性实施例的俯视图。

图3是用于将儿童安全座椅固定在车辆上的连接总成的第三示例性实施例的俯视图。

图4是车辆的横面图，示意性地示出车辆上固定连接总成的安装部，该连接总成形成用于儿童安全座椅的上部锚固装置和下部锚固装置。

图5示出在美国新车评价规程(NCAP)35mph碰撞测试中，在儿童约束座椅上使用3岁的混合III型(Hybrid III)假人测得的具有能量吸收结构的连接总成的效果。

具体实施方式

图1是儿童座椅约束系统5的示例性实施例的俯视图，包括连接总成10，用于将儿童安全座椅12固定在车辆(未示)的底盘14上。图1示意性地示出了该连接总成10与车辆底盘14上的安装部16的连接，以及通过系带18连接装置10与儿童安全座椅12的连接。该连接总成10的底端20连接到车辆底盘14的安装部16以形成用于儿童安全座椅12的锚固装置。连接总成10的远端22可以连接到儿童安全座椅12的系带18的连接器24，从而将该儿童安全座椅固定在该车辆安装部上。

例如，连接总成10可包括能量吸收可变形结构26，配置为在变形过程中吸收能量。当足够的力，如由于车辆碰撞产生的张力，通过系带18和车辆安装部16作用在连接总成10上时，可变形结构26配置为变形，这样，其全部长度伸展，从而通过可变形结构26的塑性变形吸收动能，因此降低作用在该儿童安全座椅上的力。

在一些实施例中，该连接总成10的底端可通过接头(tab)28连接在该车辆底盘14的安装部16上。通常，接头28可转动地连接在可变形结构26上。此外，接头28可以配置为相对于该可变形结构横向移动。这种转动和/或横向移动增加了该连接总成的移动自由度，从而，易于在车辆内安装和装配该连接总成，并且使该可变形结构在张力方向更容易对齐。或者，该接头可以非转动或者非横向移动的方式连接。

在一些实施例中，儿童座椅约束系统5可以将连接总成10和安装部16用作用于儿童安全座椅12的上部系带的上部锚固装置。在这些实施例中，连接总成10可以安装在车辆的各个位置，如下面所详细描述的。

在一些实施例中，儿童座椅约束系统5可将连接总成10和安装部16用作用于儿童安全座椅12的一个或多个下部系带(未示)的下部锚固装置。在这些实施例中，连接总成10可以安装在车辆内乘客座椅的一个或多个位置上，如在车座椅缝(bight车座椅和椅背之间的区域)中。在这样的实施例中，该安装部16可以是LATCH(用于儿童的下部锚固装置和系带)装置。

可变形结构26可包括一个或多个弯曲可变形部30，位于由该可变形结构的周界32界定的空间内的区域内。可变形结构26可以由任何适合的可变形材料制成，如可以在预定力下变形或移动预定距离的金属。例如，可使用诸如钢这样的金属。在通常的车辆行驶过程中，该可变形结构具有足够的刚性，以将该儿童安全座椅保持在期望的位置。如果超出该连接总成上的预定力，弯曲可变形部30可以被这个力变形，从而吸收动能。

通常，该可变形结构制成关于纵轴C对称，这样该弯曲可变形部是相互的镜像。可以理解的是，也可以利用其他非对称的构造。

在一些实施例中，可变形结构26可制成金属棒环或金属丝环26a，其可弯曲而沿该环形成多个弯曲可变形部30。

弯曲可变形部30可以包括向内延伸部30a，其从可变形结构26的周界32向内延伸至可变形结构26的基本上是中心的区域。通常，该周界32是从底端和远端的角引出的直线周界，如图1所示的虚线。

在所描述的实施例中，该弯曲可变形部30的向内延伸部30a从与周界32邻近的位置向内延伸至与可变形结构的中心纵轴C邻近的位置。

在所描述的实施例中，该可变形结构26的弯曲可变形部30的向内延伸部30a可从周界32向内延伸与该可变形结构的中心纵轴C交叉。

除了该弯曲可变形部30与中心纵轴C交叉，环26a可在一个或多个交叉区域34中与其本身交叉，以将该环分为多个圈。在所描述的实施例中，该环在相同的位置与其本身交叉，在该处，弯曲可变形部30的向内延伸部30a与中心纵轴C交叉。该环从上部看形成多个圈，包括底端圈36(其上形成底端20)，中间圈38，和远端圈40(其上形成远端22)。在图1描述的实施例中，中间圈38的周长较底端圈36和远端圈40的周长都小。在这个实施例中，底端圈36的周长是这三个圈中最大的。正如下面进一步讨论的，这些圈的尺寸可以变化。例如，在图1的实施例中，中间圈小于远端圈，而在图2的实施例中，中间圈大于远端圈。

该可变形结构的周界可设计适合于预定的区域内，例如近似80×80mm的正方形。应当理解的是，该可变形结构可以适合其他尺寸合适的区域。对于上部锚固安装，该儿童安全座椅的上部锚固装置的金属丝或金属棒的直径可在大约5mm至7mm的范围内。对于下部锚固安装，该金属丝或金属棒的直径可为大约6+/-0.1mm。然而，应当理解的是，可以使用其他适合的直径。虽然通常使用金属丝或金属棒，但可选地，可使用另外的金属制品，如可使用机器加工，铸造，锻造，或者冲压的金属。此外，可采用非圆形横截面，如矩形，正方形或半圆形。

接头28通常包括可变形结构连接部42和紧固结构44。可变形结构连接部42可以配置为环形容纳开口，其为该接头的整体部分。该连接部42的宽度是控制可变形结构26的设计负荷中的重要的参数。通常，连接部42的宽度大约为底端20宽度的25％至90％之间。在一些实施例中，该连接部42的宽度可优选地约为底端20宽度的25％至70％之间，而更优选地，大约为底端20宽度的25％至40％。如上所述，当超过预定的力时，底端20的部分可在该容纳开口中转动或横向移动。紧固结构44可以是铆钉，螺钉，或其他适合的将该连接总成10与车辆部分连接的机构。

应当理解的是，存在图1所示的连接总成的各种替换。例如，每个圈的相对尺寸和形状以及环中的圈的数量可以变化。图2是示例性的连接总成的第二实施例的俯视图。连接总成110与图1所示的实施例类似，除了在该环中形成的圈的相对尺寸。在图2的实施例中类似的部分与图1的实施例采用类似的标号，并且出于简洁的目的仅描述它们的区别。在所描述的实施例中，远端圈140的周长小于中间圈138和底端圈136的周长。

在这个实施例中，可变形结构的周界可设计为适合于预定的区域内，例如近似80×80mm的正方形。应当理解的是，该可变形结构可适合于其他尺寸合适的区域。对于上部锚固安装，该金属丝或金属棒的直径在大约5mm至7mm的范围内。对于下部锚固安装，该儿童安全座椅的金属丝或金属棒的直径可以为大约6+/-0.1mm。然而，应当理解的是，可以使用其他适合的直径。虽然在一些实施例中，使用金属丝或金属棒，可选地，可以使用另外的金属制品，如可使用机器加工，铸造，锻造，或冲压的金属。此外，可采用非圆形的横截面，如矩形，正方形或半圆形。

图3是示例性的连接总成的第三实施例的俯视图。连接总成210可包括可变形结构226和车辆安装部或接头228。通常，周界232是从底端和远端的角引出的直线周界，如图3中虚线所示。

在这个实施例中，弯曲可变形部230彼此不相交，而是从该可变形结构的周界向内延伸以包括在一些部分，其彼此邻近位于该可变形结构纵轴C相对侧。在所描述的实施例中，弯曲可变形部230包括横向段250，其与纵向段252弯曲地连接。纵向段252相互间和横向段250相互间构成基本上平行且分离。

此外，在图3描述的实施例中，从周界232向内延伸的段可包括从中心纵轴C的一侧看的S形。该S形可包括三个基本上与中心线平行的直线段和两个弯曲段。

或者，弯曲可变形部230通常关于中心纵轴C对称。在一个例子中，弯曲可变形部230可通过纵向段252之间的距离，D1和D2来界定。D1可以是从邻近中心纵轴C的纵向段至周界232的最短距离。D2可以是与中心纵轴C邻近且相对的纵向段252之间的最短距离。在一些实施例中，如图3所示的实施例，D2比D1小。

在一个实施例中，可变性结构的周界可设计为适合于预定的区域，例如近似80×80mm的正方形。应当理解的是，该可变形结构可适合于其他尺寸合适的区域。对于上部锚固安装，该金属丝或金属棒的直径在大约5mm至7mm的范围内。对于下部锚固安装，该儿童安全座椅的金属丝或金属棒的直径可以为大约6+/-0.1mm。然而，应当理解的是，可以使用其他适合的直径。虽然在一些实施例中，使用金属丝或金属棒，但可选地，可以使用另外的金属制品，如可使用机器加工，铸造，锻造，或冲压的金属。此外，可采用非圆形的横截面，如矩形，正方形或半圆形。

上述连接总成具有多种优点。例如，当该连接总成用在上部锚固装置时，结合在该连接总成中的可变形结构或者能量吸收结构可以可控的方式消除施加在儿童安全座椅上的负荷，从而降低在顶部系带上的力。此外，弯曲可变形部的构造可基于期望的负荷轻易地变化，因为该中心区域提供更多的空间以为该负荷容纳足够的弯曲可变形部。例如，该弯曲可变形部的长度，向内段的形状，圈的数量和/或这些圈之间的距离可以变化以在确定的力下获得期望的变形。

此外，可变形结构和接头之间的连接提供对施加力的调节。例如，可调节该可变形结构相对于该接头的转动和横向移动，这样该可变形结构变形的方向基本上与冲击力对齐，这样可以有效地吸收冲击能量。

此外，该连接总成可一体形成并且容易制造。另外，因为紧凑的且基本上平的构造，如果需要的话，该连接总成可以至少部分从用户的视野中隐藏，这将提高美观。

图4为具有驾驶员座椅464、乘客座椅462和儿童座椅412的车辆的截面图，示意性地示出了车辆底盘的安装部，当用作儿童安装座椅412的上部锚固装置或下部锚固装置时，连接总成10可固定在该安装部上。如上参考图1所描述的，连接总成10和安装部16可以用作儿童安全座椅12的上部系带的上部锚固装置。该上部锚固装置可以安装在该车辆的各个部分。如图4所示，用于该上部锚固装置的连接总成可以安装在轿车型车辆的后置物板，顶板，座椅，底板，或C柱上。用于上部锚固装置的连接总成还可以安装在箱型车(wagon后部有载货区的轿车)的D柱上，如图4中垂直虚线所指出的。此外，可以理解的是，该连接总成可连接到儿童安全座椅412的下端，并且安装部可以位于车座椅缝460中，从而形成下部锚固装置。

图5示出在美国新车评价规程(NCAP)35mph碰撞测试中，在儿童约束座椅中使用3岁的混合III型(Hybrid III)假人测试得到的具有能量吸收结构的连接总成的效果。对比没有能量吸收结构的锚固装置，上述具有能量吸收结构或者可变形结构的锚固装置显示星级提高超过1星。上述结果作为示例示出，正如应该理解的是，可以实现不同程度的能量吸收和/或冲击力减少。

可理解的是，此处所公开的方法本质上是示例性的，并且这些详细的实施例不视为具有限制意义，因为许多变体都是可能的。本公开的主题包括此处公开的各种结构和其他特征、功能和/或属性的所有新颖的和非显而易见的组合和子组合。

本申请的权利要求特别指出视为新颖的和非显而易见的特定组合和子组合。这些权利要求可引用“一个”元素或“第一”元素或其等同物。这种权利要求应该理解为包括一个或多个这种元素的结合，不要求也不排除两个或多个这样的元素。方法和系统组件配置，步骤，装置，和/或其他特征，功能，元素，和/或属性的其他组合和子组合可以通过修改当前的权利要求或在本申请或相关申请中提出新的权利要求来请求保护。这种权利要求，无论与原权利要求相比较宽，较窄，相等或不同，都视为包括在本公开的主题之内。

Claims (22)

1.一种能量吸收可变形结构，以将儿童安全座椅连接至车辆的安装部，其特征在于，包括：

金属棒环，包括：

底端，配置为与该车辆的安装部连接，

远端，配置为与该儿童安全座椅连接，以及

多个弯曲可变形部，位于该底端和该远端之间，其中，每个该弯曲可变形部包括向内延伸部，其从该可变形结构的周界向内延伸至该可变形结构基本上是中心的内部区域；

其中该可变形结构的弯曲可变形部配置为当该底端和远端受拉力时变形，从而吸收能量。

2.根据权利要求1所述的能量吸收可变形结构，其特征在于，该弯曲可变形部在该可变形结构的各自侧边对称形成。

3.根据权利要求1所述的能量吸收可变形结构，其特征在于，每个该弯曲可变形部的向内延伸部从该周界向内延伸至与该可变形结构的中心纵轴邻近的位置。

4.根据权利要求3所述的能量吸收可变形结构，其特征在于，每个该弯曲可变形部的向内延伸部从该周界向内延伸至与该可变形结构的中心纵轴交叉。

5.根据权利要求4所述的能量吸收可变形结构，其特征在于，至少两个弯曲可变形部互相交叉。

6.根据权利要求5所述的能量吸收可变形结构，其特征在于，该交叉的弯曲可变形部将该环分为多个圈。

7.根据权利要求6所述的能量吸收可变形结构，其特征在于，该环在两个交叉区域与其本身交叉，以将该环分为三个圈，包括底端圈，中间圈和远端圈，该远端在该远端圈上形成且该底端在该底端圈上形成。

8.根据权利要求7所述的能量吸收可变形结构，其特征在于，该中间圈的周长小于该底端圈和远端圈的周长。

9.根据权利要求7所述的能量吸收可变形结构，其特征在于，该底端圈的周长大于该中间圈和远端圈的周长。

10.根据权利要求3所述的能量吸收可变形结构，其特征在于，每个该弯曲可变形部包括向内延伸的横向段，其与纵向延伸段弯曲连接，该纵向延伸段制成在该纵轴的相对侧彼此基本上平行且分离。

11.根据权利要求1所述的能量吸收可变形结构，其特征在于，该可变形结构基本上是平的。

12.根据权利要求1所述的能量吸收可变形结构，其特征在于，各个该弯曲可变形部位于该可变形结构相对侧，并且其中在该相对设置的弯曲可变形部之间的内部横向空间小于每个弯曲可变形部的宽度。

13.一种连接总成，用于将儿童安全座椅固定在车辆上，其特征在于，该连接总成包括：

接头，该接头连接到车辆底盘上的车辆安装部上；以及

可变形结构，该可变形结构由金属棒环形成，与该接头可转动铰接，其中，该环包括配置为与该车辆安装部连接的底端，配置为与该儿童安全座椅连接的远端，以及位于该底端和该远端中间的弯曲可变形部，且该弯曲可变形部延伸入该可变形结构的基本上是中心的内部区域，其中该可变形结构的弯曲可变形部配置为当该底端和远端受拉力时变形，从而吸收能量。

14.根据权利要求13所述的连接总成，其特征在于，该接头通过连接部与该环连接，该连接部包括环容纳开口，其提供该环相对于该接头的横向和转动移动。

15.根据权利要求13所述的连接总成，其特征在于，该环的远端连接该儿童安全座椅的上端，从而形成上部锚固装置。

16.根据权利要求15所述的连接总成，其特征在于，该车辆安装部设在车辆的C柱和D柱之一上。

17.根据权利要求15所述的连接总成，其特征在于，该车辆安装部设在车辆的顶板上。

18.根据权利要求15所述的连接总成，其特征在于，该车辆安装部设在车辆的后置物板上。

19.根据权利要求15所述的连接总成，其特征在于，该车辆安装部设在车辆的座椅上。

20.根据权利要求15所述的连接总成，其特征在于，该车辆安装部设在车辆的座椅框上。

21.根据权利要求15所述的连接总成，其特征在于，该车辆安装部设在车辆的底板上。

22.根据权利要求13所述的连接总成，其特征在于，其中该环的远端与该儿童安全座椅的下端连接，并且该环的底端连接该车辆安装部，其位于车座椅缝中，从而形成下部锚固装置。

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