CN103101464B - 一种主动式安全头枕装置 - Google Patents

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Abstract

一种主动式安全头枕装置。本发明涉及一种座椅系统头枕结构设计，用于追尾碰撞下乘员的颈部保护。该装置包括控制模块、触发机构、连杆机构和限位机构，控制模块和触发机构通过电路相连接，控制触发机构工作状态；连杆结构在触发后控制头枕的运动；限位机构为连杆机构提供动力和极限运动位置约束。控制模块包括加速度传感器、接触开关和单片机，加速度传感器可以实时监测汽车加速度以判定是否发生追尾碰撞，接触开关可以保证头部与头枕接触的时候，头枕不会展开。触发机构包括锁止杆、锁舌、电磁铁和电磁铁牵引头，通过ECU判定，电磁铁触发，可以保证主动式安全头枕装置准确、及时地触发，使在实施完颈部保护后，可以简单的实现头枕的再次收拢。

Description

一种主动式安全头枕装置
技术领域
本发明主要涉及汽车安全技术领域，尤其涉及一种座椅系统头枕结构设计，用于追尾碰撞下乘员的颈部保护。
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。
交通事故统计数据显示，追尾事故是一种常见的事故，追尾时前车乘员遭受的伤害主要是颈部的挥鞭伤。这种伤害虽然不像头部和胸部受伤那样致命，但是很难完全治愈，容易造成严重的后遗症，伤者会遭受长期痛苦，而且需要很高的治疗成本。为了降低追尾时前车乘员颈部受伤的风险，主动式安全头枕应运而生。座椅头枕作为追尾碰撞中有效的保护装置，可以减少头部与胸部的相对运动，起到保护乘员颈部的作用。目前普遍使用的头枕设计时由于要综合考虑侧面视野、舒适性和安全性等因素，在汽车发生追尾碰撞时，可能起不到有效的保护作用。研究表明，主动式安全头枕能够兼顾安全性和舒适性，有效地保护乘员颈部，减少颈部损伤。
目前，国内外市场上的主动式安全头枕由于成本较高，多应用于中高档车辆上，并且技术多掌握在国外汽车厂商。同时，常见的主动式安全头枕系统，在使用中多存在着容易误触发，响应时间慢或结构过于复杂的问题。因此，有必要开发一种结构简单可靠的包括控制系统及机械结构的主动式安全头枕。
发明内容
本发明的目的在于提供一种主动式安全头枕装置，它能够根据追尾碰撞后的瞬时加速度，配合控制开关，克服现有主动式安全头枕装置机构复杂、响应不及时、容易误触等缺点。
为了解决上述问题，本发明采用的技术方案是：一种主动式安全头枕装置，它包括控制模块、触发机构、连杆结构和限位机构，控制模块和触发机构通过电路相连接，控制触发机构工作状态；连杆结构在触发后控制头枕的运动；限位机构为连杆结构提供动力和极限运动位置约束。
控制模块包括加速度传感器、单片机和接触开关6；加速度传感器布置在座椅下，可以实时监测汽车加速度以判定是否发生追尾碰撞，接触开关6布置在头枕可动部分，可以检测乘员头部是否与头枕接触，单片机与ECU集成；三者通过电路相连，单片机处理采集自加速度传感器的信号，综合接触开关状态，控制头枕主动工作。
连杆结构包括可动部分1、固定部分9及平行布置的上摆臂4、下摆臂8；上摆臂4一端通过转动副B与可动部分1连接，上摆臂4另一端通过转动副D与固定部分9连接；可动部分1通过转动副C与下摆臂8一端连接，下摆臂8的另一端通过转动副E与固定部分9连接。
触发机构包括锁止杆2、锁舌10、电磁铁牵引头11和电磁铁12；锁止杆2固定在可动部分1上，电磁铁12通过螺丝固定在固定部分9上，锁舌10通过转动副G固定在固定部分9上，电磁铁12上设置有电磁铁牵引头，约束锁舌10下端的运动；接收到触发信号后，电磁铁12通电带动电磁铁牵引头11向下运动，锁舌10下端不再受电磁铁牵引头约束，锁止杆2从锁舌10槽内脱出，头枕可动部分1展开；手向下压头枕可动部分1，锁止杆2压到锁舌槽，带动锁舌头外凸圆弧面压下电磁铁牵引头11，锁舌头越过牵引头后牵引头11再弹出，实现锁止复位。
限位机构包括限位杆5、导向杆3和驱动弹簧7；可动部分1通过转动副A与导向杆3顶端连接，限位杆5顶端凸台卡在导向杆3槽内，限位杆5底端通过转动副F与固定部分9连接；驱动弹簧7套在限位杆5及导向杆3上，在收拢状态下，驱动弹簧7处于压缩状态，在触发机构释放锁止杆2后，导向杆3在驱动弹簧的作用下带动可动部分1运动。
限位机构的限位杆5、导向杆3和驱动弹簧7、以及平行布置的连杆机构的上摆臂4、下摆臂8均设有左右对称的一对，可以保证头枕在展开过程中的稳定性，同时增加头枕的刚度、强度。
转动副A、转动副B、转动副C、转动副D、转动副E、转动副F、转动副G采用铰接结构。
与现有技术相比，本发明具有以下优点：本发明的主动式安全头枕装置，采用加速度传感器实时监测车辆的加速度，通过ECU判定，电磁铁触发，可以保证主动式安全头枕装置准确、及时地触发；接触开关可以保证乘员头部与头枕接触时，头枕不会展开，解决了头枕容易误触发的问题；连杆结构采用弹簧提供驱动力，实现了主动式安全头枕装置快速，平稳地展开；锁舌与电磁铁接引头的设计，使在实施完颈部保护后，可以简单的实现头枕的再次收拢，使该装置可以便捷，重复的使用；该装置结构简单，成本低廉，性能可靠，可重复使用，适用于各类汽车的座椅上。
附图说明
图1是本发明的收拢状态结构示意图透视图；
图2是本发明的展开状态结构示意图透视图；
在图中：
1、可动部分2、锁止杆3、导向杆
4、上摆臂5、限位杆6、接触开关
7、驱动弹簧8、下摆臂9、固定部分
10、锁舌11、电磁铁牵引头12、电磁铁
13、导杆
具体实施方式
以下是本发明的具体实施例并结合附图，对本发明的技术方案进行进一步的描述，但本发明并不限于这一实施例。
图1-图2为该主动式安全头枕装置的结构示意图，该装置包括控制模块、触发机构、连杆结构和限位机构，控制模块和电磁铁10通过信号线相连接，控制触发机构工作状态；连杆结构在触发后控制头枕的运动；限位机构为连杆结构提供动力和极限运动位置约束。
控制模块包括加速度传感器、单片机和接触开关6。加速度传感器安装在汽车座椅上，接触开关6安装在可动部分1上，可动部分1即为头枕与头部接触的部分。接触开关6可以保证头部与头枕接触的时候，头枕不会展开，加速度传感器可以实时监测汽车加速度以判定是否发生追尾碰撞，在发生碰撞且接触开关6也检测到头部未与头枕接触时，可以将信号传送到单片机上，单片机控制电磁铁通电，控制整个装置的运动。
连杆结构包括可动部分1、固定部分9及平行布置的上摆臂4、下摆臂8；上摆臂4一端通过转动副B与可动部分1连接，上摆臂4另一端通过转动副D与固定部分9连接；可动部分1通过转动副C与下摆臂8一端连接，下摆臂8的另一端通过转动副E与固定部分9连接。转动副均采用铰接结构，可以方便稳定地上下转动；固定部分9通过导杆13与座椅本体连接。
触发机构包括锁止杆2、锁舌10、电磁铁牵引头11和电磁铁12；锁止杆2固定在可动部分1上，电磁铁12通过螺丝固定在固定部分9上，锁舌10通过转动副G固定在固定部分9上，电磁铁12上设置有电磁铁牵引头11，约束锁舌10下端的运动；在收拢状态下，锁止杆2卡在锁舌10内，锁舌下端由电磁铁牵引头11限制，实现头枕的锁止，保证正常状态下头枕不会展开；接收到触发信号后，电磁铁12通电带动电磁铁牵引头11向下运动，锁舌10下端不再受电磁铁牵引头约束，锁止杆2从锁舌10槽内脱出，头枕可动部分1展开；手向下压头枕可动部分1，锁止杆2压到锁舌槽，带动锁舌头外凸圆弧面压下电磁铁牵引头11，锁舌头越过牵引头后牵引头11再弹出，实现锁止复位。
限位机构包括限位杆5、导向杆3和驱动弹簧7；可动部分1通过转动副A与导向杆3顶端连接，限位杆5顶端凸台卡在导向杆3槽内，限位杆5底端通过转动副F与固定部分9连接；驱动弹簧7套在限位杆5及导向杆3上，在收拢状态下，驱动弹簧7处于压缩状态，在触发机构释放锁止杆2后，导向杆3在驱动弹簧的作用下带动可动部分1运动。在展开状态下，限位杆5顶端凸台卡在导向杆3槽内端面，使得头枕不再继续展开以实现限位的功能，限位状态下，头枕连杆结构处于死点位置，保证头枕弹开后，可以承受头部冲击引起的往回运动，从而实现对颈部的保护。
限位机构的限位杆5、导向杆3和驱动弹簧7、以及平行布置的连杆结构的上摆臂4、下摆臂8均设有左右对称的一对，可以提高机构的稳定性。
下面是主动式安全头枕装置的具体工作流程：
正常情况下，该装置处于收拢状态，在追尾碰撞发生后，加速度传感器达到触发阀值，同时接触开关6检测到头部与头枕并没有接触的情况下，控制模块发送信号给电磁铁12，电磁铁12接通电源，吸合电磁铁牵引头11，电磁铁牵引头11向下移动一段距离，锁舌10下端没有电磁铁牵引头11的限制，在驱动弹簧7的回复力作用下，锁止杆2从锁舌10内脱出，解除对头枕的锁止；解锁之后，可动部分1依靠连杆结构向上向前运动，实现快速的展开。在展开的过程中，限位杆5在导向杆3里轴向移动，在头枕展开达到预定位置后，限位杆5顶部的凸台卡在导向杆3槽内端面实现限位，而在此时，由于摆臂位置与头部的冲击力的方向基本一致，连杆结构在其死点位置，可以防止头枕在头部冲击作用下向后运动。在头枕展开并且实施完颈部保护功能后，乘员可手动向下推动可动部分1，带动锁止杆2往回运动，锁止杆2顶到锁舌槽，推动锁舌槽回转，锁舌头外凸圆弧面将牵引头压回，待锁舌头完全越过电磁铁牵引头11，电磁铁牵引头11弹出，锁舌10下端重新受到电磁铁牵引头11的约束，实现回位锁止。
以上所述的仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡是依据本发明的技术方案对以上实施例进行任何简单地修改，或与此类似的变化与装饰，均仍属于本发明保护的范围。

Claims (5)

1.一种主动式安全头枕装置，包括可动部分(1)和固定部分(9)，其特征在于：还包括控制模块、触发机构、连杆结构以及限位机构；
所述控制模块包括加速度传感器、单片机和接触开关(6)；所述接触开关(6)布置在头枕可动部分(1)，用于检测乘员头部与头枕是否接触；单片机处理采集自加速度传感器的信号，综合接触开关(6)状态，控制是否触发头枕工作；
所述的触发机构包括锁止杆(2)、锁舌(10)、电磁铁牵引头(11)和电磁铁(12)；锁止杆(2)固定在可动部分(1)上，锁舌(10)通过转动副G固定在固定部分(9)上，电磁铁(12)通过控制约束锁舌(10)的电磁铁牵引头(11)，使得锁止杆(2)脱离锁舌(10)，从而完成头枕可动部分(1)展开；
所述控制模块和触发机构通过电路相连接，控制触发机构工作状态；连杆结构在触发后控制头枕的运动；限位机构为连杆结构提供动力和极限运动位置约束。
2.根据权利要求1所述的一种主动式安全头枕装置，其特征在于：所述的连杆结构包括用于连接可动部分(1)以及固定部分(9)的平行布置的上摆臂(4)、下摆臂(8)；上摆臂(4)一端通过转动副B与可动部分(1)连接，另一端通过转动副D与固定部分(9)连接；下摆臂(8)一端通过转动副C与可动部分(1)连接，另一端通过转动副E与固定部分(9)连接。
3.根据权利要求1所述的一种主动式安全头枕装置，其特征在于：所述的限位机构包括限位杆(5)、导向杆(3)和驱动弹簧(7)；可动部分(1)通过转动副A与导向杆(3)顶端连接，限位杆顶端凸台卡在导向杆槽内端面，限位杆(5)底端通过转动副F与固定部分(9)连接；驱动弹簧(7)套在限位杆(5)及导向杆(3)上，在触发机构释放锁止杆(2)后，导向杆(3)在驱动弹簧的作用下带动可动部分(1)运动。
4.根据权利要求1所述的一种主动式安全头枕装置，其特征在于：当向下压头枕可动部分(1)时，锁止杆(2)压到锁舌槽，带动锁舌头外凸圆弧面压下电磁铁牵引头(11)，当锁舌头越过电磁铁牵引头(11)后，电磁铁牵引头(11)再弹出约束锁舌头，从而实现锁止复位。
5.根据权利要求1-4中任意一项所述的一种主动式安全头枕装置，其特征在于：所述转动副均采用铰接结构。
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