CN103619649B - 用于交通工具的能量吸收座椅 - Google Patents

Abstract

座椅支撑交通工具的乘坐者。所述座椅包括用于提供表面以支撑乘坐者的座框架构件和从所述座框架构件远离延伸的后框架构件。所述后框架构件具有第一侧构件和第二侧构件。第一横向构件和第二横向构件在第一侧构件与第二侧构件之间水平地延伸。所述第一横向构件和第二横向构件每一个具有中央区域，弯曲部分在所述中央区域两侧，所述第一横向构件和第二横向构件在所述弯曲部分内折回于其自身上。在高于预定值的力施加于所述第一横向构件和第二横向构件时，所述弯曲部分变直。一旦弯曲部分变直，则中央区域塑性变形，从而降低从所述座椅传递到所述乘坐者的冲击力。

Description

用于交通工具的能量吸收座椅

相关申请的交叉引用

本申请要求2010年9月14日提交的美国临时专利申请序列号No.61/382,582的优先权，并且在此全文引入于此。

技术领域

本发明总体涉及交通工具的座椅，尤其涉及具有至少一个能量吸收特征的座椅。

背景技术

用于交通工具的座椅并且特别是座椅的后部通常必须通过具有足够的强度以支撑重复负载来满足结构要求，重复负载在碰撞事件中施加在座椅的后部，或座椅背。例如，当交通工具被另一交通工具从后面撞击时，乘坐者的质量在短时间周期内在座椅背上施加大的力。为满足这些结构要求，座椅背通常由金属例如钢、铝或镁形成。例如，由钢制成的座椅背通过提供足够的刚度、强度和延展性来满足上述的要求从而能满足结构要求。

近来，更多的特征和内容被设计到座椅背中。因此，制造座椅背的成本增加了。为降低成本，先前由金属制造的座椅背现在由聚合物材料制造。由聚合物材料产生的座椅背提供降低设计到座椅背中的特征和内容的数目的能力，并因此降低制造和装配成本。再者，重量降低是座椅背使用聚合物材料的另一个可能的益处，以及更大的设计自由和缩小的外形，给交通工具增加内部空间。然而，由聚合物材料制造的座椅背仍必须满足针对碰撞事件的结构要求。例如，在后部冲击碰撞过程中，交通工具沿着向前的方向被加速。这导致座椅背在短时间周期内施加加速力至乘坐者。因此，通常需要座椅背在没有超过变形极限的同时解决施加于乘坐者的加速力。

发明内容

座椅支撑交通工具的乘坐者。所述座椅包括用于提供表面以支撑乘坐者的座框架构件。座椅还包括从所述座框架构件远离延伸的后框架构件。所述后框架构件具有第一侧构件和与第一侧构件间隔开的第二侧构件。侧构件中的每个具有联接至座框架构件的近端和与近端间隔开的远端。第一横向构件在第一侧构件与第二侧构件之间水平地延伸，其中第一横向构件与所述第一侧构件及第二侧构件的近端间隔开。第二横向构件在第一侧构件与第二侧构件之间水平地延伸，其中第二横向构件在第一横向构件与所述第一侧构件及第二侧构件的远端之间间隔开。

所述第一横向构件和第二横向构件中的每一个包括热塑性材料。另外，所述第一横向构件和第二横向构件具有中央区域，弯曲部分在所述中央区域两侧，所述第一横向构件和第二横向构件在所述弯曲部分内折回于其自身上。在高于预定值的力施加于所述第一横向构件和第二横向构件时，所述弯曲部分变直。一旦弯曲部分变直，则中央区域塑性变形。弯曲部分的变直和中央区域的塑性变形降低了由高于预定值的力引起的从所述座椅传递到所述乘坐者的冲击力。降低乘坐者经受的冲击力就降低了乘坐者由于交通工具的碰撞受伤害的可能性。

附图说明

本发明的其它优点将可容易地理解，因为其当结合附图考虑时参考下面的详细描述可更好地得到理解，其中：

图1是包括后框架构件和座框架构件的座椅的透视图；

图2是座椅的后框架构件的透视图；

图3是具有设置在后框架构件周围的加强垫的座椅的后框架构件的透视装配图；

图4是具有联接至后框架构件的第一和第二横向构件的座椅的透视图；

图5是后框架构件的横截面图，示出了具有直构造的第一和第二横向构件的俯视图；

图6是后框架构件的横截面图，示出了具有两侧为弯曲部分的中央区域的第一和第二横向构件的俯视图；

图7是后框架构件的一部分的正视图，显示了连接第一和第二横向构件的竖直构件；

图8是后框架构件的一部分的正视图，显示了将第一和第二横向构件互连的后壳；

图9是被座椅支撑的乘坐者的示意图；

图10是使后框架构件相对于座框架构件旋转的乘坐者的示意图；

图11是后框架构件的横截面图，示出了部分变形的第一和第二横向构件的俯视图；

图12是后框架构件的横截面图，示出了充分变形的第一和第二横向构件的俯视图；

图13是后框架构件的横截面图，示出了与第二横向构件水平地间隔开的第一横向构件俯视图；

图14是后框架构件的侧视图，显示了在后框架构件内从肋延伸的指状物；以及

图15是侧视图，显示了后框架构件使指状物弯曲变形和接触指状物。

具体实施方式

参考附图，其中全部附图中相同的标号表示相同或相应的部件，这些附图中总体示出了用于交通工具的座椅30。座椅30联接至交通工具，用于在交通工具内的标准位置支撑乘坐者32。参考图1，座椅30包括基本上水平延伸的座框架构件34和联接至座框架构件34并从座框架构件34远离延伸的后框架构件36。支架38联接至座框架构件34和后框架构件36两者，用于联接座框架构件34至后框架构件36。

后框架构件36基本上竖直地从所述座框架构件34远离延伸。后框架构件36包括分别基本上从座框架构件34向上延伸的第一侧构件40和第二侧构件42。侧构件40、42分别具有邻近座框架构件34的近端44和与座框架构件34间隔开的远端46。参照图2，每一个侧构件40、42限定从侧构件40、42的近端44向远端46延伸的、将每个侧构件40、42划分成两半的侧构件轴线48。顶构件50可在侧构件40、42的远端46处设置在侧构件40、42之间。通常，顶构件50将第一和第二侧构件40、42刚性地联接在一起。顶构件50也可以容纳座椅30的头靠。应当理解，当使用时，顶构件50可以与侧构件40、42形成一体或可以是单独的独立构件。

后框架36可包括聚合物材料。聚合物材料通常是用于允许侧构件40、42注塑成型的热塑性的材料。例如，侧构件40、42的聚合物材料可包括聚酰胺。当使用时，聚酰胺选自尼龙6、尼龙6/6和它们的组合组成的组。聚酰胺可以是纤维增强的聚酰胺。合适的纤维增强的聚酰胺的例子有购自BASF公司（BASFCorporation）的商品名为TG7SPA6的玻璃纤维增强聚酰胺。应当理解，侧构件40、42可由任何一种合适的聚合物材料形成，聚酰胺或非聚酰胺，增强的或非增强的，而不脱离本发明的本质。

如图3最佳地所示，座椅30可包括设置在后框架构件36周围的加强垫52。当使用时，加强垫52赋予后框架构件36强度以允许后框架构件36承受相比于不具有加强垫52的后框架构件36更大的负载而不失效。加强垫53限定呈现总体上U形横截面的、用于容纳后框架构件36的空腔54。通常，加强垫52本身绕着沿着加强垫52延伸的纵向轴线56是柔性的，并可在受到负载时弯曲。这样，后框架构件36支撑加强垫52以防止加强垫52沿着纵向轴线56的弯曲变形。应当理解，当第一和第二构件40、42存在时，加强垫52围绕第一和第二构件40、42每一个设置。

通常，加强垫52包括玻璃纤维填充聚合物材料。应当理解玻璃填充聚合物材料可以是上述的后框架构件36的聚合物材料。或者，玻璃填充聚合物材料可以和后框架构件36的聚合物材料不同。通常，玻璃填充聚合物材料内的玻璃纤维沿着加强垫52的纵向轴线56延伸。然而，所述多个纤维可以在不同方向上延伸或可以被编织，即相互交织。通常，玻璃纤维是细长的，使得加强垫52上的应力从玻璃填充聚合物材料传递至玻璃纤维。传递应力允许玻璃纤维增强玻璃填充聚合物材料。

加强垫52的玻璃填充聚合物材料可以以多种方式与玻璃纤维形成一体。例如，加强垫52可为连续纤维加强垫的形式，其预成形并随后与玻璃填充聚合物材料形成一体。合适的连续纤维加强垫的例子有可购买自加利福尼亚州卡马里罗市的PerformanceMaterials公司（PerformanceMaterialsCorporationofCamarillo,CA）的、商品名为连续纤维增强热塑性材料（ContinuousFiberReinforcedThermoplastic,CFRT）的连续纤维加强垫。

参照图1至图3，后框架构件36可限定用于为后框架构件36提供刚度的U形空腔58。通常，后框架构件36包含基部60和从基部60延伸以限定U形空腔58的两个或更多个腿部62。腿部62沿着基部60相互间隔。通常地，腿部62的其中之一邻近坐在座椅30上的乘坐者32，并且其他腿部62与邻近乘坐者32的腿部62在远离所述乘坐者32的方向上间隔开。应理解的是，基部60和腿部62可以一体成型。当存在时，加强垫52包绕基部60和腿部62。此外，当存在时，第一和第二侧构件40、42的每一个具有用于限定U形空腔的基部60和腿部62。

如图1至图3最佳地所示，多个肋64可以设置在后框架构件36的U形空腔58内。通常，肋64联接至后框架构件36的基部60和腿部62以增强后框架构件36。应理解的是肋63可以以适合于增强后框架构件36的任意构造设置在U形空腔58内。通常，肋64布置为一系列相交的肋对以形成十字形构造。如图14所示，指状物66可在接近后框架构件36的腿部62的其中之一处从肋64延伸。指状物66将在后面具体描述。

如图4所示，座椅30包括在第一侧构件40与第二侧构件42之间水平地延伸的第一横向构件74A。第一横向构件74A与侧构件40、42的近端44间隔开。座椅30还包括在第一侧构件40与第二侧构件42之间水平地延伸的第二横向构件74B。第二横向构件74B在第一横向构件74A与侧构件40、42的远端46之间间隔开。

通常，第一和第二横向构件74A、74B具有矩形横截面构造。然而，应当理解，第一和第二横向构件74A、74B可具有其它横截面，例如圆形。还应当理解，第一横向构件74A可具有与第二横向构件74B的横截面构造不同的横截面构造。

应当理解，所述横向构件可通过适当的方法联接至侧构件。例如，参照图5和图6，第一和第二横向构件74A、74B限定了多个锚固孔90，其中第一和第二横向构件74A、74B的一部分穿过锚固孔90布置。第一和第二横向构件74A、74B的部分延伸入第一和第二侧构件40、42的U形空腔58中。第一和第二横向构件74A、74B的位于U形空腔58内的部分具有的厚度大于锚固孔90的尺寸，以使得第一和第二横向构件74A、74B的该部分保留于U形空腔58内，从而将第一和第二横向构件74A、74B固定至侧构件40、42。

参照图6，第一和第二横向构件74A、74B具有中央区域92，弯曲部分94位于中央区域的两侧，其中第一和第二横向构件74A、74B在弯曲部分94内折回于其自身上。然而，应当理解，第一和第二横向构件74A、74B可仅仅具有中央区域92，从而省除了弯曲部分94，如图5所示。

参照图7，竖直构件96可设置于第一和第二侧构件之间，用于将第一和第二横向构件连接在一起。另外，竖直构件96可为后壳98，所述后壳横跨第一和第二侧构件40、42之间的距离，如图8中所示。

通常，在碰撞事件中，例如后端碰撞，由于交通工具突然向前加速，坐在座椅30上的乘坐者32被座椅30的第一和第二横向构件74A、74B冲击。因此，乘坐者32施加碰撞力至座椅30并且相反地，座椅施加与碰撞力相关的冲击力至乘坐者32。然而，通过提供能量吸收特征以消散一部分碰撞力，冲击力相比于碰撞力可以被降低。

如图9和图10所示，通常，能量吸收特征容许乘坐者32相对于座框架构件34发生安全位移。这样，能量吸收特征在碰撞事件中变形，从而安全地消散碰撞力的能量的一部分，这又降低乘坐者32经受的冲击力。

第一和第二横向构件74A、74B是能量吸收特征并且在乘坐者32施加碰撞力至后框架构件36时变形。第一和第二横向构件74A、74B通常沿着侧构件40、42与座框架构件34间隔开适当的距离，以便在碰撞事件期间允许乘坐者32接触第一和第二横向构件74A、74B。如图11和图12所示，当碰撞力是高于预定值的力时，弯曲部分94变直并且一旦弯曲部分94变直之后中央区域92塑性变形，从而降低了由高于预定值的力引起的从座椅传递到乘坐者的冲击力。应当理解，高于预定值的力高于在交通工具正常操作期间施加于第一和第二横向构件74A、74B的正常负载。换一种说法，第一和第二横向构件74A、74B在正常、非碰撞负载下不变形。

第一和第二横向构件74A、74B的塑性变形降低了由高于预定值的力引起的从座椅30传递到乘坐者32的冲击力。通常，在碰撞事件期间，乘坐者32使得第一和第二横向构件74A、74B塑性变形。通常，第一和第二横向构件74A、74B的塑性变形继续进行一直到碰撞力完全消散或第一和第二横向构件74A、74B的中央区域92完全失效。

第一和第二横向构件74A、74B的变形导致乘坐者32从如图9所示的标准位置朝向座椅30的后框架构件36的位移，如图10所示。通常，乘坐者32的位移越大，变形越大，这样降低乘坐者32经受的冲击力。乘坐者32的位移取决于第一和第二横向构件74A、74B的刚度，即第一和第二横向构件74A、74B的刚度越大，乘坐者32经受的位移越小。因此，乘坐者32在碰撞事件中的位移可以通过第一和第二横向构件74A、74B的刚度控制。然而，第一和第二横向构件74A、74B的刚度必须足以抵抗施加在座椅30上的正常负载，例如当乘坐者32进入和退出座椅30时，而不使第一和第二横向构件74A、74B变形。

第一和第二横向构件74A、74B的刚度取决于第一和第二横向构件74A、74B的横截面厚度。这样，第一和第二横向构件74A、74B的横截面厚度可以根据抵抗正常负载下的变形所需要而变化。

第一和第二横向构件74A、74B可包括任何满足抵抗施加于后框架构件36的正常负载所需的刚度要求的合适材料。第一和第二横向构件74A、74B可包括聚合物材料，例如热塑性材料。应理解的是第一和第二横向构件74A、74B的聚合物材料可以与后框架构件36的聚合物材料相同。这样，第一和第二横向构件74A、74B可与后框架材料36一体成型。或者，第一和第二横向构件74A、74B的聚合物材料可以与后框架构件36的聚合物材料不同。通常，第一和第二横向构件74A、74B的聚合物材料选自尼龙6、尼龙6/6和它们的组合组成的组。

应当理解，第一横向构件74A可与第二横向构件74B水平地间隔开，如图13所示。当第一和第二横向构件74A、74B彼此间隔开时，乘坐者32在接触第二横向构件74B的中央区域92和使第二横向构件74B的中央区域92塑性变形之前接触第一横向构件74A的中央区域92和使第一横向构件74A的中央区域92塑性变形。或者，第一和第二横向构件74A、74B可水平地对齐，以使得乘坐者32同时地接触第一和第二横向构件74A、74B的中央区域92和使第一和第二横向构件74A、74B的中央区域92塑性变形。

座椅30可包括其他能量吸收特征。例如，如图14和图15所示，当使用时，指状物66也可以通过在后框架构件36在碰撞力下弯曲并且后框架构件36的一部分冲击指状物66时变形而成为能量吸收特征。特别地，当乘坐者32施加碰撞力至后框架构件36，后框架构件36可能弯曲，导致后框架构件36的一部分破裂且被引入U形空腔58。当后框架构件36的部分进入U形空腔58时，后框架构件36的部分接触指状物66，导致指状物66变形。后框架构件36的弯曲和指状物66的变形导致乘坐者32从标准位置朝向座椅30的后框架构件36发生位移。如上述，乘坐者32的位移越大，相比于碰撞力的冲击力的减少越多。相信指状物66的变形和后框架构件36的弯曲降低施加于乘坐者32的冲击力。

如图1所示，座椅30可包括毂68，毂68设置在U形空腔58内，其中紧固元件72设置于毂68的孔7内。毂68可为另外的能量吸收特征，以使得在碰撞期间，紧固元件72使毂68变形。对于毂68的另外描述公开于共同未决的申请中，该申请的申请号为PCT/US2011/051571，其内容引入作为参考。此外，支架38可为能量吸收特征并且设计为在后框架构件36相对于座框架构件34旋转时变形。作为能量吸收特征的支架38的另外描述公开于共同未决的申请中，该申请的申请号为PCT/US2011/051554，其内容引入作为参考。

通常，在仍然满足座椅30的后框架构件36的安全位移的要求的同时，乘坐者32由于碰撞力而经受的冲击力可利用能量吸收特征被最小化。利用能量吸收特征，冲击力被控制在更长的时间周期上，从而降低作用于乘坐者32上的峰值冲击力。随着峰值冲击力的降低，乘坐者32经受更少的伤害并且座椅30同样经受较低的应力水平。由于座椅30经受较低的应力水平，更优化的设计可被应用，并且聚合物材料可被用于控制碰撞力。

显然，根据上面的教导，可对本发明进行许多修改和变化。以上对本发明根据相关的法律标准进行了描述；因此，描述是示例性的而不是对本发明的限制。对公开的实施例的各种变化和修改对于本领域的技术人员是显而易见的，并且都包括在本发明的范围之内。

Claims (14)

1.一种用于支撑交通工具的乘坐者的座椅，所述座椅包括：

用于提供表面以支撑所述乘坐者的座框架构件；

从所述座框架构件远离延伸的后框架构件，其中所述后框架构件具有第一侧构件和与所述第一侧构件间隔开的第二侧构件，所述第一侧构件及所述第二侧构件中的每个具有用于联接至所述座框架构件的近端和与所述近端间隔开的远端；

第一横向构件，所述第一横向构件在第一端与第二端之间水平地延伸，所述第一端在第一连接位置联接至所述第一侧构件，所述第二端在第二连接位置联接至所述第二侧构件，其中所述第一横向构件与所述第一侧构件及所述第二侧构件的所述近端间隔开；

第二横向构件，所述第二横向构件在第一端与第二端之间水平地延伸，所述第二横向构件的第一端在第一连接位置联接至所述第一侧构件，所述第二横向构件的第二端在第二连接位置联接至所述第二侧构件，其中所述第二横向构件在所述第一横向构件与所述第一侧构件及所述第二侧构件的所述远端之间并且与所述第一横向构件和所述第一侧构件及所述第二侧构件的所述远端竖直地间隔开，

其中所述第一横向构件和第二横向构件中的每一个包括热塑性材料，

其中所述第一横向构件和所述第二横向构件具有中央区域，弯曲部分在所述中央区域两侧，呈U形构型，其中所述第一横向构件和所述第二横向构件在所述弯曲部分内折回于自身上，其中所述弯曲部分的所述U形构型沿从所述中央区域和所述连接位置两者远离的方向延伸，以使得所述弯曲部分构造成朝向乘坐者延伸；以及

其中在高于预定值的力施加于所述第一横向构件和第二横向构件时，所述弯曲部分变直，并且一旦所述弯曲部分变直，则所述中央区域塑性变形，从而降低由高于预定值的力引起的从所述座椅传递到所述乘坐者的冲击力。

2.如权利要求1所述的座椅，其中所述座椅还包括竖直构件，所述竖直构件设置于所述第一侧构件和所述第二侧构件之间，用于将所述第一横向构件和所述第二横向构件联接在一起。

3.如权利要求2所述的座椅，其中，所述竖直构件为后壳，所述后壳横跨所述第一侧构件和所述第二侧构件之间的距离。

4.如权利要求1-3中任一项所述的座椅，其中所述第一横向构件与所述第二横向构件水平地间隔开，以使得所述乘坐者在接触所述第二横向构件的所述中央区域和使所述第二横向构件的所述中央区域塑性变形之前接触所述第一横向构件的所述中央区域和使所述第一横向构件的所述中央区域塑性变形。

5.如权利要求1-3中任一项所述的座椅，其中所述第一横向构件与所述第二横向构件水平地对齐，以使得所述乘坐者同时地接触所述第一横向构件和所述第二横向构件的所述中央区域和使所述第一横向构件和所述第二横向构件的所述中央区域塑性变形。

6.如权利要求1-3中任一项所述的座椅，其中所述第一侧构件及所述第二侧构件中的每一个具有基部和两个或更多个腿部，从而限定U形空腔。

7.如权利要求6所述的座椅，其中所述第一侧构件及所述第二侧构件和所述第一横向构件及所述第二横向构件包括聚合物材料。

8.如权利要求7所述的座椅，其中所述聚合物材料选自尼龙6、尼龙6/6和它们的组合组成的组。

9.如权利要求7所述的座椅，其中所述第一横向构件及所述第二横向构件与所述第一侧构件及所述第二侧构件形成一体。

10.如权利要求9所述的座椅，其中所述座椅进一步包括设置在所述第一侧构件及所述第二侧构件的所述基部和所述腿部周围的加强垫，其中所述加强垫包括玻璃纤维填充的聚合物材料以用于赋予强度给所述后框架构件。

11.如权利要求10所述的座椅，其中所述加强垫和所述第一侧构件及所述第二侧构件限定多个锚固孔，所述第一横向构件及所述第二横向构件的一部分穿过所述锚固孔布置并且进入所述第一侧构件及所述第二侧构件的所述U形空腔。

12.如权利要求11所述的座椅，其中所述第一横向构件及所述第二横向构件的布置于所述U形空腔内的所述部分具有的厚度大于所述锚固孔的尺寸，以使得当所述弯曲部分变直并且所述中央区域塑性变形时，所述第一横向构件及所述第二横向构件的所述部分保留于所述U形空腔内。

13.如权利要求1-3中任一项所述的座椅，其中所述第一侧构件及所述第二侧构件中的每一个限定一对锚固孔，用于容纳所述第一横向构件及所述第二横向构件，以便将所述第一横向构件及所述第二横向构件联接至所述第一侧构件及所述第二侧构件。

14.如权利要求1-3中任一项所述的座椅，其中所述第一横向构件及所述第二横向构件具有矩形横截面。