CN102285325A - 汽车座椅主动安全头枕装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种汽车座椅主动安全头枕装置，包括头枕总成、联动总成与触发总成。头枕总成包括头枕主面板、头枕副面板、1号支架连杆、2号支架连杆、1号连杆套筒、2号连杆套筒、1号固定槽、2号固定槽、套筒连板、2号摇摆臂、蝴蝶弹簧自锁合页与1号摇摆臂。头枕主面板与头枕副面板通过蝴蝶弹簧自锁合页相连接，1号支架连杆与2号支架连杆的上端和头枕主面板固定连接，下端插入1号连杆套筒与2号连杆套筒中，中间固定有1号固定槽与2号固定槽。1号摇摆臂与2号摇摆臂的挂钩端和1号固定槽与2号固定槽上的摇摆臂卡扣配装，另一端与头枕副面板固定连接，由套筒连板固定连接的1号连杆套筒与2号连杆套筒竖直地安装在座椅靠背为滑动连接。

Description

汽车座椅主动安全头枕装置

技术领域

本发明涉及一种汽车座椅上的头枕装置，更具体地说，本发明涉及一种汽车前排座椅主动安全头枕装置。

背景技术

汽车座椅头枕是一种为了提高乘车者乘坐时的舒适性以及保证乘车者乘坐时的安全性而设置的装置。汽车座椅头枕除了能为乘车者增添舒适感外，其主要功能是为乘客提供一个头部依托和向后限位的保护功能。

在汽车发生碰撞，尤其是追尾碰撞时，乘员上身快速移动到座椅靠背，乘员的头部随之快速地移动到头枕。此时，乘员上身的移动量和乘员头部的移动量之间产生差异，很容易造成对颈部的损伤。

目前主动头枕是减少颈部损伤风险的一种最为常见、直接和有效的装置，它可以在追尾碰撞发生后的几十毫秒内使头枕与乘员头部的距离减小，或在追尾碰撞发生之前预测到危险从而做出反应，从而降低颈部损伤的风险。

但由于乘员身高的较大差异，以及人均身高的不断增加，增大头枕的接触面积是最直接的解决方法。然而，增大传统头枕的尺寸，可能带来诸多的不方便，例如，影响后排乘员的视野；在倒车的过程中，影响驾驶员对后方障碍物的观察等等。

同时，有关头枕的高度方面，国家强制性标准GB11550-1995《汽车座椅头枕性能要求和试验方法》规定：沿平行于躯干基准线测量头枕的顶端到H点(假人臀部中心)的长度，驾驶员座椅为700mm以上，其他座椅为650mm以上。而欧洲(ECE R25)规定，前排固定头枕最低高度为800mm，后排最低高度为750mm。而最近的研究人员提出，ECE R25所规定的高度，仍需继续的提高，才能满足大多数人的需求。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是克服了现有技术存在的问题，提供了一种汽车座椅主动安全头枕装置。

为解决上述技术问题，本发明是采用如下技术方案实现的：所述的汽车座椅主动安全头枕装置包括头枕总成、联动总成与触发总成。所述的头枕总成包括头枕主面板、头枕副面板、1号支架连杆、2号摇摆臂、1号连杆套筒、2号连杆套筒、1号固定槽、套筒连板、蝴蝶弹簧自锁合页、2号固定槽、1号摇摆臂与2号支架连杆。

头枕主面板与头枕副面板通过蝴蝶弹簧自锁合页相连接，头枕主面板和1号支架连杆与2号支架连杆的上端固定连接，1号支架连杆与2号支架连杆的下端插入1号连杆套筒与2号连杆套筒中，1号支架连杆与1号连杆套筒和2号支架连杆与2号连杆套筒皆为紧密配合。1号固定槽与2号固定槽套装在1号支架连杆与2号支架连杆下端的直线杆上并处于同一水平面内，1号支架连杆与2号支架连杆的下端直线杆和1号固定槽与2号固定槽之间为固定连接。1号摇摆臂与2号摇摆臂的挂钩端和1号固定槽与2号固定槽上的摇摆臂卡扣配装在一起，另一端与头枕副面板固定连接。1号连杆套筒与2号连杆套筒竖直地安装在座椅靠背的上端，1号连杆套筒与2号连杆套筒之间由套筒连板固定连接。

技术方案中所述的1号支架连杆与2号支架连杆为结构相同的采用不锈钢制成的杆类结构件。1号支架连杆与2号支架连杆皆由上端直线杆、下端直线杆与两段弧形杆组成。1号支架连杆与2号支架连杆的上端直线杆和下端直线杆为相互平行的直线杆，上端直线杆与下端直线杆之间采用两段弧形杆圆滑连接，上端直线杆的长度小于下端直线杆的长度；所述的1号摇摆臂与2号摇摆臂为结构相同的板类结构件。1号摇摆臂与2号摇摆臂的一端为和1号固定槽与2号固定槽配装的钩状结构件，1号摇摆臂与2号摇摆臂的另一端为与头枕副面板配装的T形板结构件。钩状结构件与T形板结构件之间固定连接成一体；所述的1号固定槽与2号固定槽为结构相同的零件，1号固定槽与2号固定槽皆由3块钢板和摇摆臂卡扣组成。3块钢板连接成门字形的结构件，左侧钢板与右侧钢板结构相同，同与中间钢板垂直并固定连接成一体。摇摆臂卡扣固定在左侧钢板与右侧钢板之间，摇摆臂卡扣中心轴线与中间钢板平行。摇摆臂卡扣与中间钢板之间的距离大于1号支架连杆或2号支架连杆的直径值；所述的头枕主面板与头枕副面板皆由外包皮、框架式骨架与聚氨酯泡沫填充物组成。外包皮包裹在框架式骨架与聚氨酯泡沫填充物的外面成为具有一定弹性的立体结构件。头枕主面板与头枕副面板中的框架式骨架通过蝴蝶弹簧自锁合页相连接，即头枕主面板与头枕副面板中的框架式骨架采用螺钉固定连接在蝴蝶弹簧自锁合页中相邻的1号合页板与2号合页板上；所述的联动总成包括1号棘轮、2号棘轮、1号圆柱凸台、2号圆柱凸台与小凸台。1号棘轮与2号棘轮通过1号固定孔与2号固定孔安装在座椅靠背骨架上为转动连接，1号棘轮与2号棘轮之间为啮合连接，1号棘轮与2号棘轮共面并和垂直平面成15°角。1号圆柱凸台与2号圆柱凸台安装在1号固定孔与2号固定孔的外侧，1号圆柱凸台与2号圆柱凸台和头枕总成中的套筒连板上的2个结构相同的长条通孔为转动与滑动连接。小凸台安装在2号棘轮啮合齿的里侧，小凸台与钢丝绳的上端转动连接，钢丝绳的下端通过钢丝扣与触发总成中的摆臂连杆为转动连接。

一种机电一体式的汽车座椅主动安全头枕装置，其包括头枕总成、1号棘轮、2号圆柱凸台、电机、联轴器、电动棘轮与1号圆柱凸台。

电机固定在座椅的靠背上，电机的输出端与联轴器输入端固定连接，联轴器输出端与电动棘轮上的2号固定孔动配合连接。电动棘轮与1号棘轮之间为啮合连接，2号圆柱凸台与1号圆柱凸台安装在2号固定孔与1号固定孔的外侧，2号圆柱凸台与1号圆柱凸台和头枕总成中的套筒连板上的2个结构相同的长条通孔为转动与滑动连接。

与现有技术相比本发明的有益效果是：

1.汽车座椅主动安全头枕的尺寸验证

国家强制性标准GB11550-1995《汽车座椅头枕性能要求和试验方法》中对头枕的高度提出：沿平行于躯干基准线测量头枕的顶端到R点的长度，驾驶员座椅为700mm以上，其他座椅为650mm以上。而欧洲(ECE R25)规定，前排固定头枕最低高度为800mm，后排最低高度为750mm。而最近的研究表明，ECE R25所规定的高度，仍需继续的提高，才能满足大多数人的需求。

常用座椅头枕的长、宽、厚尺寸分别为240×155×120(单位mm)。主动安全头枕，主枕面尺寸为240×150×110，副枕面尺寸为240×140×110(单位mm)。当主动安全头枕完全展开后，其尺寸为240×290×110，极大地弥补了常用座椅头枕高度不够的不足。

2.汽车座椅主动安全头枕防护功能验证

颈部损伤准则NIC是目前使用最为广泛的一种颈部损伤评价指标，也是最为研究者信服的评价指标，它经过了志愿者试验、机械假人(如追尾碰撞假人BioRID II)试验和计算机仿真试验等多方面的验证，充分说明了它评价颈部损伤的准确性。通常，研究者利用NIC在追尾碰撞后的前150ms内的最大值NICmax来评价颈部损伤的程度。

参阅图13，大多数的颈部伤害发生在速度变化量在10km/h到20km/h的范围之内，相应的加速度大约是5g。加速度小于2.5g的通常不会发生伤害。因此，选用的追尾碰撞加速度曲线如图中所示，速度变化量为18km/h，加速度峰值为9.0g，持续时间为90ms，此曲线满足美国FMVSS 202动态测试区间的要求。

参阅图14，经汽车追尾碰撞试验仿真模拟分析，常用汽车座椅头枕下，乘员颈部损伤准则NIC最大值为76.1m²/s²，当使用该新型主动安全头枕，并且主动安全头枕完全展开时，颈部损伤准则NIC减小到51.5m²/s²。NICmax在数值上减小了大约30％，即在追尾碰撞过程中，主动安全头枕可降低30％的乘员颈部伤害。

附图说明

下面结合附图对本发明作进一步的说明：

图1是本发明所述的汽车座椅主动安全头枕装置工作状态时结构组成的轴测投影图；

图2-a是本发明所述的汽车座椅主动安全头枕装置中的头枕总成从侧面看时的轴测投影图；

图2-b是本发明所述的汽车座椅主动安全头枕装置中的头枕总成从正面看时的轴测投影图；

图3是本发明所述的汽车座椅主动安全头枕装置中支架连杆的主视图；

图4是本发明所述的汽车座椅主动安全头枕装置中摇摆臂的主视图；

图5是本发明所述的汽车座椅主动安全头枕装置中1号固定槽的轴测投影图；

图6-a是本发明所述的汽车座椅主动安全头枕装置中所采用的安装在头枕主面板与头枕副面板上的蝴蝶弹簧自锁合页工作状态的轴测投影图；

图6-b是本发明所述的汽车座椅主动安全头枕装置中所采用的蝴蝶弹簧自锁合页结构组成的主视图；

图7-a是本发明所述的汽车座椅主动安全头枕装置中触发总成的触发支架结构组成与连接关系分解式轴测投影图；

图7-b是本发明所述的汽车座椅主动安全头枕装置中触发总成结构组成的轴测投影图；

图8-a是本发明所述的汽车座椅主动安全头枕装置中头枕总成与联动总成连接关系的轴测投影图；

图8-b是本发明所述的汽车座椅主动安全头枕装置中触发总成与联动总成连接关系的轴测投影图；

图9-a是本发明所述的汽车座椅主动安全头枕装置初始状态的轴测投影图；

图9-b是本发明所述的汽车座椅主动安全头枕装置过渡状态的轴测投影图；

图9-c是本发明所述的汽车座椅主动安全头枕装置工作状态的轴测投影图；

图10是本发明所述的汽车座椅主动安全头枕装置中主动头枕中的电机与电动棘轮连接关系的轴测投影图；

图11是本发明所述的汽车座椅主动安全头枕装置结构组成与工作原理的示意框图；

图12是本发明所述的汽车座椅主动安全头枕装置的控制流程图；

图13是选用速度变化量为18km/h、加速度峰值为9.0g与持续时间为90ms的追尾碰撞的加速度曲线；

图14是经汽车追尾碰撞试验仿真模拟分析所得到的常用汽车座椅头枕下与使用本发明所述的汽车座椅主动安全头枕装置时反映乘员颈部损伤准则NIC最大值的曲线；

图中：1.头枕总成，2.联动总成，3.触发总成，4.头枕主面板，5.头枕副面板，6.1号支架连杆，7.2号摇摆臂，8.1号连杆套筒，9.2号连杆套筒，10.1号固定槽，11.套筒连板，12.蝴蝶弹簧自锁合页，13.触发机构连接部，14.滑轨，15.连杆套，16.滑轴，17.摆臂，18.摆臂连杆，19.触发板支臂，20.触发机构上横梁，21.触发面板，22.1号棘轮，23.2号圆柱凸台，24.小凸台，25.2号固定孔，26.钢丝绳，27.钢丝扣，28.电机，29.联轴器，30.电动棘轮，31.2号固定槽，32.1号摇摆臂，33.2号支架连杆，34.1号固定孔，36.2号棘轮，37.1号圆柱凸台，38.摇摆臂卡扣，39.1号合页板，40.2号合页板，41.3号合页板，42.4号合页板，43.1号合页板轴，44.2号合页板轴，45.3号合页板轴，46.4号合页板轴。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作详细的描述：

本发明所述的汽车座椅主动安全头枕装置旨在当汽车发生追尾碰撞时，使得乘员头部在尽量短的时间接触头枕，减少乘员颈部移动量和乘员头部移动量之间的差异，有效地降低颈部损伤的风险；与此同时，考虑到各个乘员身高的不同，使用了头枕主面板4与头枕副面板5，触发后，头枕副面板5弹开至与头枕主面板4同处一个平面内，扩大了乘员头颈部的接触面积，给更广泛的人群提供更好的保护。根据不同车型的需要，本发明所述的技术方案又分为纯机械式和机电一体式两种。

参阅图1，本发明所述的纯机械式的汽车座椅主动安全头枕装置由头枕总成1、联动总成2与触发总成3组成。

参阅图2-a与图2-b，所述头枕总成1包括头枕主面板4、头枕副面板5、1号支架连杆6、2号支架连杆33、1号摇摆臂32、2号摇摆臂7、1号连杆套筒8、2号连杆套筒9、1号固定槽10、2号固定槽31、套筒连板11与蝴蝶弹簧自锁合页12。其中：头枕主面板4与头枕副面板5、1号支架连杆6与2号支架连杆33、1号摇摆臂32与2号摇摆臂7、1号连杆套筒8与2号连杆套筒9和1号固定槽10与2号固定槽31为结构完全相同的零部件。

参阅图2，头枕主面板4与头枕副面板5为结构相同的或相似的结构件，头枕主面板4与头枕副面板5皆由外包皮、框架式骨架与聚氨酯泡沫填充物组成。外包皮包裹框架式骨架与聚氨酯泡沫填充物的外面成为具有一定弹性的立体结构件。头枕主面板4与头枕副面板5通过蝴蝶弹簧自锁合页12相连接，即头枕主面板4与头枕副面板5中的框架式骨架固定在蝴蝶弹簧自锁合页12中相邻的1号合页板39与2号合页板40上。

参阅图3，所述的1号支架连杆6与2号支架连杆33为结构相同的采用不锈钢制成的弯曲的杆类结构件，1号支架连杆6与2号支架连杆33皆由上端直线杆、下端直线杆与两段弧形杆组成，1号支架连杆6与2号支架连杆33的上端直线杆和下端直线杆为相互平行的直线杆，上端直线杆与下端直线杆之间采用两段弧形杆圆滑连接，上端直线杆的长度小于下端直线杆的长度。

参阅图4，所述的1号摇摆臂32与2号摇摆臂7为结构相同的板类结构件，1号摇摆臂32与2号摇摆臂7的一端为与1号固定槽10与2号固定槽31配装的钩状结构件，另一端为与头枕副面板5配装的T形板结构件，两者之间采用焊接的方式固定连接成一体。

参阅图5，所述的1号固定槽10与2号固定槽31为结构相同的框架式结构件，1号固定槽10与2号固定槽31皆由3块钢板和1个圆柱杆式的摇摆臂卡扣38组成。3块钢板连接成门字形，左侧钢板与右侧钢板结构相同，同与中间钢板垂直并连成一体，摇摆臂卡扣38的左右端面固定连接在左侧钢板与右侧钢板之间，摇摆臂卡扣38的中心轴线与中间钢板平行。摇摆臂卡扣38与中间钢板之间的空间距离应大于1号支架连杆6或2号支架连杆33的直径值，其差值为0.5～1cm。

参阅图6-a与图6-b，所述的蝴蝶弹簧自锁合页12为标准件，通常为饭桌所用，可使得方桌变圆桌，增大桌子的使用面积。在本发明中，用来连接头枕主面板4和头枕副面板5。

蝴蝶弹簧自锁合页12包括1号合页板39、2号合页板40、3号合页板41、4号合页板42、1号合页板轴43、2号合页板轴44、3号合页板轴45与4号合页板轴46及自锁弹簧。1号合页板39与2号合页板40分别通过螺丝固定在头枕主面板4和头枕副面板5上。1号合页板39的右端与底端采用4号合页板轴46与1号合页板轴43和4号合页板42的左端与2号合页板40的顶端转动连接，3号合页板41的左端与顶端采用2号合页板轴44与3号合页板轴45和2号合页板40的右端与4号合页板42的底端转动连接，每个轴上都套装有自锁弹簧。1号合页板39与4号合页板42可绕4号合页板轴46进行旋转，3号合页板41与4号合页板42可绕3号合页板轴45进行旋转。正常工作状态下，各合页板都贴合在枕面上，即1号合页板39与4号合页板42贴合在头枕主面板4或头枕副面板5上，2号合页板40与3号合页板41贴合在头枕副面板5或头枕主面板4上。当汽车发生追尾碰撞时，随着1号支架连杆6与2号支架连杆33的运动，由于瞬间运动差异，1号摇摆臂32与2号摇摆臂7脱离1号固定槽10与2号固定槽31，蝴蝶弹簧自锁合页12打开，在自锁弹簧的作用下，1号合页板39绕1号合页板轴43转动并带动头枕副面板5向上翻转，同样，在套装于每个轴上的自锁弹簧的作用下，3号合页板41与4号合页板42转动90°角度，支撑住头枕副面板5，使得头枕副面板5在外力的作用下不会继续旋转。

参阅图2-a与图2-b，头枕主面板4与头枕副面板5通过蝴蝶弹簧自锁合页12相连接，头枕主面板4和1号支架连杆6与2号支架连杆33的上端固定连接，即头枕主面板4中的聚氨酯泡沫填充物包裹在1号支架连杆6与2号支架连杆33的上端成固定连接(工艺过程为先将1号支架连杆6、2号支架连杆33的上端与固定蝴蝶弹簧自锁合页12的骨架放入模具中，然后利用聚氨酯泡沫充满模具，取出后包裹上外包皮)。1号支架连杆6与2号支架连杆33的下端插入1号连杆套筒8与2号连杆套筒9中，1号支架连杆6与1号连杆套筒8和2号支架连杆33与2号连杆套筒9皆为紧密磨砂配合，当用力拔或压1号支架连杆6与2号支架连杆33时，可调节头枕主面板4与头枕副面板5的初始高度。1号固定槽10与2号固定槽31套装在1号支架连杆6与2号支架连杆33的下端直线杆上并处于同一水平面内，即1号支架连杆6与2号支架连杆33的下端直线杆插入1号固定槽10与2号固定槽31的左侧钢板、右侧钢板、中间钢板与摇摆臂卡扣38之间，1号支架连杆6与2号支架连杆33的下端直线杆和1号固定槽10与2号固定槽31之间为固定(焊接或螺钉)连接。1号摇摆臂32与2号摇摆臂7一端(挂钩端)和1号固定槽10与2号固定槽31上的摇摆臂卡扣38配装在一起，另一端(T字形端)固定置于头枕副面板5的聚氨酯泡沫内。

在正常行驶中，1号摇摆臂32与2号摇摆臂7一端的挂钩挂在1号固定槽10和2号固定槽31上的摇摆臂卡扣38上，发生追尾时，冲力使得1号固定槽10与2号固定槽31上升，1号固定槽10与2号固定槽31上的摇摆臂卡扣38脱离了1号摇摆臂32与2号摇摆臂7一端的挂钩，此时头枕副面板5脱离了束缚而在蝴蝶弹簧自锁合页12的作用下打开。

1号连杆套筒8与2号连杆套筒9竖直地安装在座椅靠背的上端，1号连杆套筒8与2号连杆套筒9之间由套筒连板11连成一体，使得1号连杆套筒8与2号连杆套筒9的对称轴线平行，并使1号连杆套筒8、2号连杆套筒9与套筒连板11垂直共面，在1号棘轮22与2号棘轮36的驱动下1号连杆套筒8与2号连杆套筒9在竖直方向自由上下移动，所述的竖直方向是指1号连杆套筒8、2号连杆套筒9与套筒连板11所处平面和两棘轮所处平面平行。套筒连板11均布有两个和联动总成2中的1号圆柱凸台37与2号圆柱凸台23配装的长条通孔。

参阅图7-a与图7-b，所述触发总成3包括2个结构相同的触发机构连接部13、连杆套15、2个结构相同的滑轴16、2个结构相同的摆臂17、摆臂连杆18、2个结构相同的触发板支臂19、触发机构上横梁20与触发面板21。

触发机构上横梁20插入2个结构相同的触发机构连接部13与2个结构相同的触发板支臂19上端的通孔中，2个结构相同的触发机构连接部13位于2个结构相同的触发板支臂19的外侧为接触连接，且2个结构相同的触发机构连接部13与2个结构相同的触发板支臂19相对于触发机构上横梁20的中间点对称设置即处于触发机构上横梁20的两端处。2个结构相同的触发机构连接部13与触发机构上横梁20之间为过盈配合，2个结构相同的触发板支臂19的上端与触发机构上横梁20之间为转动连接。2个结构相同的触发板支臂19的另一(下)端通过2个结构相同的滑轴16与2个结构相同的摆臂17的一端转动连接，2个结构相同的摆臂17的另一端套装在穿过2个结构相同的触发机构连接部13上滑槽14的摆臂连杆18上成转动连接，每个摆臂17皆处于触发板支臂19与触发机构连接部13之间。摆臂连杆18在触发机构连接部13外侧的右端端部套装有连杆套15为过盈配合连接。触发面板21采用螺钉或焊接方式覆盖在2个结构相同的触发板支臂19上端面上。所述触发总成3通过2个结构相同的触发机构连接部13的下端固定安装在座椅上。

参阅图8-a与图8-b，所述联动总成2包括1号棘轮22、2号棘轮36、1号圆柱凸台37、2号圆柱凸台23、小凸台24、钢丝绳26与钢丝扣27。其中1号棘轮22与2号棘轮36和1号圆柱凸台37与2号圆柱凸台23是结构相同的零件。

所述的1号棘轮22与2号棘轮36为结构相同的扇形板类结构件。1号棘轮22与2号棘轮36的一端为周边端面上设置有啮合齿的扇形部分，2号棘轮36啮合齿的里侧设置有小凸台24，1号棘轮22与2号棘轮36的另一端固定安装1号圆柱凸台37与2号圆柱凸台23，1号圆柱凸台37与2号圆柱凸台23的回转轴线和板类结构件的1号棘轮22与2号棘轮36所处平面垂直，1号圆柱凸台37与2号圆柱凸台23的里侧设置有1号固定孔34与2号固定孔25。2号圆柱凸台23、2号固定孔25与小凸台24同处于通过2号棘轮36回转中心的纵向对称线上，1号圆柱凸台37与1号固定孔34同处于通过1号棘轮22回转中心的纵向对称线上。

1号棘轮22与2号棘轮36通过1号固定孔34与2号固定孔25并采用强度较大的不锈钢销钉安装在座椅靠背骨架上为转动连接，1号棘轮22与2号棘轮36之间为啮合连接，1号棘轮22与2号棘轮36要共面，1号棘轮22与2号棘轮36所处的平面和垂直平面成15°角(1号棘轮22与2号棘轮36向坐垫方向方向倾斜)。1号棘轮22与2号棘轮36上的2个结构相同的1号圆柱凸台37与2号圆柱凸台23插入头枕总成1中套筒连板11上的2个结构相同的长条通孔中成转动与滑动连接。钢丝绳26的上端与2号棘轮36上的小凸台24转动连接，固定连接有钢丝扣27的钢丝绳26的另一端套装在触发总成3中摆臂连杆18上为转动连接。

纯机械式的汽车座椅主动安全头枕装置的工作原理：

参阅图9-a，图中是本发明所述的汽车座椅主动安全头枕装置的初始状态。当汽车发生追尾碰撞时，乘员在惯性的作用下，躯干挤压触发面板21，推动2个结构相同的触发板支臂19绕触发机构上横梁20向下(逆时针)转动，进而推动2个结构相同的摆臂17绕2个结构相同的滑轴16向下(顺时针)摆动和移动，摆臂17推动摆臂连杆18沿滑槽14向下移动。摆臂连杆18拉动钢丝绳26实现传递力和运动，钢丝绳26使其上端固定连接的2号棘轮36顺时针(1号棘轮22逆时针)转动，相啮合的2号棘轮36与1号棘轮22的转动使得2号圆柱凸台23与1号圆柱凸台37通过套筒连板11带动2号连杆套筒9与1号连杆套筒8沿着2号棘轮36与1号棘轮22方向，即与垂直方向成15°的方向迅速向上向前移动，同时，由于1号支架连杆6与2号支架连杆33的迅速移动以及头枕主面板4和头枕副面板5之间连接的空隙，造成头枕主面板4与头枕副面板5的运动差异，使得1号摇摆臂32与2号摇摆臂7上的挂钩脱离了1号固定槽10与2号固定槽31上的摇摆臂卡扣38，即1号摇摆臂32上的挂钩脱离了1号支架连杆6，2号摇摆臂7上的挂钩脱离了2号支架连杆33，在蝴蝶弹簧自锁合页12的作用下，头枕副面板5向上展开，直至与头枕主面板4同平面，增大了头枕枕面的接触面积，参阅图9-c。此时，蝴蝶弹簧自锁合页12锁止，限制了头枕副面板5的移动，即为主动安全头枕的工作状态。这样，乘员头部能够尽早地接触前移的头枕，减少了头部与颈部之间移动量的差异，有效地减少了发生颈部伤害的风险。同时，头枕接触面积最大程度的增加，适用于不同坐高的乘员，给更加广泛的人群提供了更好的保护。

机电一体式的汽车座椅主动安全头枕装置

参阅图10，为了弥补传统纯机械式的汽车座椅主动安全头枕装置相应滞后的不足，采用机电一体式的结构，保留了传统纯机械式的汽车座椅主动安全头枕装置中的头枕总成1和联动总成2中的1号圆柱凸台37、2号圆柱凸台23、1号棘轮22与2号棘轮36(此处被称为电动棘轮30)的结构，增加了电机28、联轴器29与电控部分，替换了传统纯机械式的汽车座椅主动安全头枕装置中的触发总成3和联动总成2中的钢丝绳26、钢丝扣27与小凸台24。机电一体式的汽车座椅主动安全头枕装置根据传感器提供的信息，提前判断并启动头枕总成1，从而更好地保护乘员的头颈部的安全。

所述的机电一体式的汽车座椅主动安全头枕装置由头枕总成1、1号圆柱凸台37、2号圆柱凸台23、电机28、联轴器29、1号棘轮22、电动棘轮30与电控部分组成。

参阅图11，电控部分包括路况传感器、尾部测距雷达、加速度传感器、乘员头部位置传感器与单片机控制单元。

所述的电动棘轮30的结构和纯机械式的汽车座椅主动安全头枕装置中所采用的2号棘轮36的结构相同。汽车座椅主动安全头枕装置由于采用了机电一体式的结构，所以电动棘轮30一端啮合齿的里侧不再设置小凸台24，电动棘轮30的另一端固定安装2号圆柱凸台23，2号圆柱凸台23的回转轴线和板类结构件的电动棘轮30所处平面垂直，2号圆柱凸台23的里侧设置有2号固定孔25，2号圆柱凸台23与2号固定孔25的回转中心同处于通过电动棘轮30回转中心的纵向对称线上。

电机28固定在座椅的靠背上，电机28的输出端与联轴器29输入端固定连接，联轴器29输出端与电动棘轮30上的2号固定孔25动配合连接，电动棘轮30与1号棘轮22之间为啮合连接，2号圆柱凸台23与1号圆柱凸台37安装在2号固定孔25与1号固定孔34的外侧，2号圆柱凸台23与1号圆柱凸台37和头枕总成1中的套筒连板11上的2个结构相同的长条通孔为转动与滑动连接。由电机28的转动带动2个相互啮合的电动棘轮30与1号棘轮22转动，2个相互啮合的电动棘轮30与1号棘轮22通过1号圆柱凸台37与2号圆柱凸台23使头枕总成1中的1号连杆套筒8与2号连杆套筒9向上移动，从而带动头枕总成1的运动，实现头枕副面板5向上展开，直至与头枕主面板4同平面，增大了乘员与头枕的接触面积。

乘员头部位置传感器位于汽车B柱上方，可以测得头枕总成1与头部的距离和高度差。路况传感器(即型号为MMA72600T的加速度传感器与型号为LLDAR的尾部激光测距雷达)位于汽车尾部车灯附近，由于电控部分不是很复杂，可以采用一片PIC单片机或型号为C8051的单片机进行操控处理；电控部分中的电机28可同时调节头枕的水平位移和高度位移，使用无刷直流电机，这种电机不仅保留了直流电机的优点，而且又具有交流电机的结构简单、运行可靠、维护方便等优点。

机电一体式的汽车座椅主动安全头枕装置的工作原理：

参阅图12，当汽车开始行驶时，乘员头部位置传感器测量多次，数据处理后得到头枕总成1与头部的距离和高度差，电机28带动联轴器29转动对高度给以补偿，使高度差处于最佳范围内，提高了座椅的舒适性。

当汽车可能要追尾碰撞时，路况传感器多次测量，初步判断碰撞的危险程度，对头枕的水平位移和高度进行第一次调节；汽车发出安全预警，乘员做出相应的反应，对坐姿进行调整，控制单元重新接受测量后的结果，对头枕总成1进行第二次调节；当汽车发生追尾碰撞时，头枕副面板5打开，头枕主面板4与头枕副面板5已经尽量调整到使乘员颈部伤害降低到最小的范围内，有效保护乘员头部、颈部安全；碰撞结束后，电机反转，退回补偿的距离，保证乘员可以得到舒适的休息。

汽车座椅主动安全头枕装置可以看作头枕总成1自动调节装置，没有忽略传统头枕总成1的高度调节功能；头枕总成1与头部的距离和高度差时刻都处于最佳范围内，因此汽车座椅主动安全头枕装置比较可靠；同时，汽车座椅主动安全头枕装置可以做到因人而异，故防护效果的稳定性比较好。

Claims (7)

1.一种汽车座椅主动安全头枕装置，包括头枕总成(1)、联动总成(2)与触发总成(3)，其特征在于，所述的头枕总成(1)包括头枕主面板(4)、头枕副面板(5)、1号支架连杆(6)、2号摇摆臂(7)、1号连杆套筒(8)、2号连杆套筒(9)、1号固定槽(10)、套筒连板(11)、蝴蝶弹簧自锁合页(12)、2号固定槽(31)、1号摇摆臂(32)与2号支架连杆(33)；

头枕主面板(4)与头枕副面板(5)通过蝴蝶弹簧自锁合页(12)相连接，头枕主面板(4)和1号支架连杆(6)与2号支架连杆(33)的上端固定连接，1号支架连杆(6)与2号支架连杆(33)的下端插入1号连杆套筒(8)与2号连杆套筒(9)中，1号支架连杆(6)与1号连杆套筒(8)和2号支架连杆(33)与2号连杆套筒(9)皆为紧密配合，1号固定槽(10)与2号固定槽(31)套装在1号支架连杆(6)与2号支架连杆(33)下端的直线杆上并处于同一水平面内，1号支架连杆(6)与2号支架连杆(33)的下端直线杆和1号固定槽(10)与2号固定槽(31)之间为固定连接，1号摇摆臂(32)与2号摇摆臂(7)的挂钩端和1号固定槽(10)与2号固定槽(31)上的摇摆臂卡扣(38)配装在一起，另一端与头枕副面板(5)固定连接，1号连杆套筒(8)与2号连杆套筒(9)竖直地安装在座椅靠背的上端，1号连杆套筒(8)与2号连杆套筒(9)之间由套筒连板(11)固定连接。

2.按照权利要求1所述的汽车座椅主动安全头枕装置，其特征在于，所述的1号支架连杆(6)与2号支架连杆(33)为结构相同的采用不锈钢制成的杆类结构件，1号支架连杆(6)与2号支架连杆(33)皆由上端直线杆、下端直线杆与两段弧形杆组成；

1号支架连杆(6)与2号支架连杆(33)的上端直线杆和下端直线杆为相互平行的直线杆，上端直线杆与下端直线杆之间采用两段弧形杆圆滑连接，上端直线杆的长度小于下端直线杆的长度。

3.按照权利要求1所述的汽车座椅主动安全头枕装置，其特征在于，所述的1号摇摆臂(32)与2号摇摆臂(7)为结构相同的板类结构件，1号摇摆臂(32)与2号摇摆臂(7)的一端为和1号固定槽(10)与2号固定槽(31)配装的钩状结构件，1号摇摆臂(32)与2号摇摆臂(7)的另一端为与头枕副面板(5)配装的T形板结构件，钩状结构件与T形板结构件之间固定连接成一体。

4.按照权利要求1所述的汽车座椅主动安全头枕装置，其特征在于，所述的1号固定槽(10)与2号固定槽(31)为结构相同的零件，1号固定槽(10)与2号固定槽(31)皆由3块钢板和摇摆臂卡扣(38)组成；

3块钢板连接成门字形的结构件，左侧钢板与右侧钢板结构相同，同与中间钢板垂直并固定连接成一体，摇摆臂卡扣(38)固定在左侧钢板与右侧钢板之间，摇摆臂卡扣(38)中心轴线与中间钢板平行，摇摆臂卡扣(38)与中间钢板之间的距离大于1号支架连杆(6)或2号支架连杆(33)的直径值。

5.按照权利要求1所述的汽车座椅主动安全头枕装置，其特征在于，所述的头枕主面板(4)与头枕副面板(5)皆由外包皮、框架式骨架与聚氨酯泡沫填充物组成；

外包皮包裹在框架式骨架与聚氨酯泡沫填充物的外面成为具有一定弹性的立体结构件，头枕主面板(4)与头枕副面板(5)中的框架式骨架通过蝴蝶弹簧自锁合页(12)相连接，即头枕主面板(4)与头枕副面板(5)中的框架式骨架采用螺钉固定连接在蝴蝶弹簧自锁合页(12)中相邻的1号合页板(39)与2号合页板(40)上。

6.按照权利要求1所述的汽车座椅主动安全头枕装置，其特征在于，所述的联动总成(2)包括1号棘轮(22)、2号棘轮(36)、1号圆柱凸台(37)、2号圆柱凸台(23)与小凸台(24)；

1号棘轮(22)与2号棘轮(36)通过1号固定孔(34)与2号固定孔(25)安装在座椅靠背骨架上为转动连接，1号棘轮(22)与2号棘轮(36)之间为啮合连接，1号棘轮(22)与2号棘轮(36)共面并和垂直平面成15°角，1号圆柱凸台(37)与2号圆柱凸台(23)安装在1号固定孔(34)与2号固定孔(25)的外侧，1号圆柱凸台(37)与2号圆柱凸台(23)和头枕总成(1)中的套筒连板(11)上的2个结构相同的长条通孔为转动与滑动连接，小凸台(24)安装在2号棘轮(36)啮合齿的里侧，小凸台(24)与钢丝绳(26)的上端转动连接，钢丝绳(26)的下端通过钢丝扣(27)与触发总成(3)中的摆臂连杆(18)为转动连接。

7.一种机电一体式的汽车座椅主动安全头枕装置，其特征在于，所述的机电一体式的汽车座椅主动安全头枕装置包括头枕总成(1)、1号棘轮(22)、2号圆柱凸台(23)、电机(28)、联轴器(29)、电动棘轮(30)与1号圆柱凸台(37)；

电机(28)固定在座椅的靠背上，电机(28)的输出端与联轴器(29)输入端固定连接，联轴器(29)输出端与电动棘轮(30)上的2号固定孔(25)动配合连接，电动棘轮(30)与1号棘轮(22)之间为啮合连接，2号圆柱凸台(23)与1号圆柱凸台(37)安装在2号固定孔(25)与1号固定孔(34)的外侧，2号圆柱凸台(23)与1号圆柱凸台(37)和头枕总成(1)中的套筒连板(11)上的2个结构相同的长条通孔为转动与滑动连接。

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