CN105480131A - 差异化侧向刚度扶手 - Google Patents

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Abstract

描述了一种机动车扶手。扶手允许在向外的方向中侧向移动，同时抵抗向内的移动。扶手帮助乘员在碰撞中撤离并减轻伤害。扶手的侧向向外的移动是非破坏性的并且一旦移除向外的力扶手返回至标准位置。

Description

差异化侧向刚度扶手
背景技术
本发明大体上涉及车辆乘客安全性，以及，更具体地涉及减轻由于机动车碰撞导致的伤害并帮助乘客撤离的乘员座椅结构。
在机动车中的车辆座椅的常用类型是具有扶手的船长座椅(captainchairseat)。扶手支承就座的乘客的肘部、前臂、和手。扶手通常被附接至座椅的靠背部分并向上枢转至使扶手与座椅靠背齐平的位置。该枢转的位置允许乘客越过座椅边界的横向移动并且也允许座椅靠背向前折叠至折叠位置。除了提供舒适性，扶手还与车辆安全性有关。
在侧面冲击碰撞中，当乘员以高冲击力撞击车辆内部的部分时，对乘员的伤害可能会持续。侧面碰撞事故占所有致命的机动车辆事故的四分之一以上，仅次于正面碰撞。在非致命事故中，严重的胸或腹部伤害，例如，挫伤、内部撕裂、器官破裂、和肋骨骨折，可由快速减速和与内部部件——例如，扶手——的碰撞造成。
扶手衬垫已被用于减轻伤害风险。其它的扶手安全性改进是本领域公知的，包括扶手在碰撞中脱离和扶手经碰撞即变形。然而，仍然需要进一步减轻在碰撞过程中由于扶手碰撞而导致的乘员伤害风险。
发明内容
在本发明的一个方面中，提供了一种扶手总成，其具有足够的强度和刚度以抵抗在日常使用过程中施加的负荷，并且能够在车辆乘员激烈地碰撞扶手的侧面碰撞事件中减少对乘员的伤害的风险或严重程度。
本发明的另一方面是提供一种减少对向外的力的阻力的扶手总成，其配置为在向外的方向中非破坏性地移动并且之后在移除向外的力之后返回至标准位置。
本发明的另一方面是提供一种扶手总成，其在制造上有成本效益并在使用上是舒适的。
根据本发明的前述方面，提供一种扶手总成，其具有限定扶手的外侧的安装凹口的扶手；定位在安装凹口中的弹簧；以及配置为通过安装凹口将扶手和弹簧附接至座椅靠背的安装销，并且其中，扶手适应于响应向外的力而从标准位置向外非破坏性地倾斜并且一旦移除力就返回至标准位置。
附图说明
图1是座椅总成的正视图；
图2是座椅总成的俯视图；
图3是表示本发明的一个实施例的扶手的俯视截面图；
图4是表示图3的实施例的扶手的俯视截面图，其中弹簧受向外的力压缩；
图5是用于本发明的实施例的螺旋弹簧的透视图；
图6是用于本发明的实施例的片弹簧的透视图；
图7是用于本发明的实施例的倾斜加工弹簧的透视图；
图8是用于本发明的实施例的扭力弹簧的透视图；
图9是表示本发明的另一实施例的扶手的俯视截面图；
图10是用于本发明的实施例的加工弹簧的透视图；
图11是表示本发明的另一实施例的扶手的俯视截面图。
具体实施方式
为了在碰撞中帮助乘员撤离和减轻伤害，描述了一种扶手，其允许在向外的方向中的横向移动同时抵抗向内移动。
如图1—2所示，机动车中的多个座椅总成100具有座垫103、头枕104、座椅靠背102和扶手101，扶手101附接至座椅靠背102，以提供车辆乘员可放置他们的肘、前臂、或手的表面。通过紧固螺钉或安装销，这些船长座椅类型的扶手101被典型地连接至座椅靠背102。扶手围绕销上下旋转，以使扶手能够关于座椅靠背在降低的使用位置和升高的存储位置之间成弧形枢转。车辆扶手通常不提供扶手的横向移动。
侧向力出现在侧面冲击碰撞中。在碰撞过程中，有朝向车辆乘员的向内的侧向力，其由图1中的箭头A表示。也可能有向外的侧向力，其由图1中的箭头B表示，这是因为速度的快速变化将乘员猛推向内部客舱空间。这些向外的力能够导致乘员撞击扶手。向外的力从就座的乘员的视角看向外并且可包括向着车辆的外部的移动和向着车辆的中心的移动。同样地，向内的力与就座的乘员有关。
为了减轻伤害，如果向内的侧向扶手刚度高是很有帮助的，从而其可抵抗对象侵入到乘员空间中并减轻身体伤害。相反，如果向外的侧向扶手刚度低是很有帮助的。这是因为，如果乘员被推向外部，那么扶手可屈服并且是柔性的。
图3举例说明了扶手处在它的使用位置的实施例，该实例示出了向外的侧向刚度低于向内的刚度的设计。安装销105将扶手101附接至座椅靠背102。以横截面示出的扶手101具有安装凹口106。弹簧107被定位在安装凹口106中并通过安装销105保持在适当的位置。在示出于图3中的实施例中，安装凹口106不对称，其中凹口在朝向座椅总成100的前部一侧更深。通过将弹簧107用于不对称的安装凹口106，向外的侧向扶手刚度相对于向内的刚度减小。试验证实了该设计在向外的方向上提供减小的侧向刚度而不会减小向内的方向上的侧向刚度方面的效果。
图4示出了在碰撞位置中的图3的扶手横截面俯视图。由箭头B表示的向外的力推动扶手101并压缩弹簧107。向外偏转的角度由角α表示。
描述在图4中的安装凹口106是大体上圆柱形的内凹，其是不对称的，在向后部分中更浅以及在向前的边缘处更深，其在安装凹口106的向内的面上具有倾斜的、大体上平的表面。
图5—8示出了用在安装凹口106中的弹簧107的非限制性实例。安装凹口106的形状和配置可被改进以容纳不同的弹簧107的形状和不同的安装销105。在一些实施例中，安装凹口106和/或弹簧107被成形为使弹簧在安装凹口中对齐，并因此保证了扶手101更容易地在向外的方向中移动。成形可包括：凹口、凹槽、凹陷、狭槽、方角等。
在一些实施例中，安装销105可由多个部分形成，例如，由固定头和螺钉组装成的螺栓。饰件，例如卡合式镶板垫，可覆盖外部安装点以产生期望的外观并覆盖任何间隙或覆盖安装销105的头。
图5示出了圆柱形的钢丝弹簧。当定位在安装凹口106中时，安装销105可沿着弹簧的轴线穿过在弹簧107的线圈内的中心空间。
弹簧的特性可被改进以配合性能需求。例如，可调整材料和结构来改变压缩弹簧的线圈所需的力。弹簧常数可以是线性的、递增的、或递减的；其可具有拐点从而使弹簧常数随偏转的程度变化。
图6示出了片弹簧。当定位在安装凹口106中时，安装销105将穿过两个孔108。也可使用其它片弹簧配置。例如，片弹簧可省略孔108并且可改为具有支柱109，支柱109呈分叉状，安装销105装配在分叉中。片弹簧可装配在安装凹口106中邻近安装销105而不使用孔或分叉部分。支柱109的端部可被成形为匹配安装凹口106并允许无阻挡的移动。
图7示出了不对称的加工弹簧。图7中示出的弹簧107在它的整体形状和它的压缩轮廓上都是不对称的。圆柱形的管状弹簧的倾斜面被配置为抵靠与安装销105的头相对的安装凹口106的向内的面。安装销105的轴被配置为穿过孔108。狭槽110的尺寸、形状、以及狭槽的数量可变化，以实现期望的弹簧特性，例如，特定的压缩刚度。
图8示出了螺旋形的圆柱形扭力弹簧。弹簧107具有支柱109，支柱109的每个都被附接至具有孔108的平台111。安装销105的轴被配置为穿过孔108。一个支柱109的平台111被配置为抵接安装销105的头的内侧。其它支柱的平台111被配置为抵靠与安装销105的头相对的安装凹口106的向内的面。
图9举例说明了扶手的另一实施例，其示出了向外的侧向刚度低于向内的刚度的设计。安装销105将扶手101附接至座椅靠背102。以横截面示出的扶手101具有安装凹口106。弹簧107被定位在安装凹口106中并由安装销105保持就位。在图8中所示出的实施例中，安装凹口106是大体上对称的，其具有大体上一致的凹口深度。通过使用具有大体上对称的形状和不对称的压缩特性的弹簧107，向外的侧向扶手刚度相对向内的刚度减小。
图10示出了适合于使用在图9所示的实施例中的加工弹簧的实例。示出于图10中的弹簧107具有不对称的压缩属性。圆柱形的管状弹簧的一端被配置为邻近安装凹口106的向内的面。圆柱形的管状弹簧的另一端被配置为邻近安装销105的头的内面。安装销105的轴被配置为穿过孔108。狭槽110的尺寸、形状、以及狭槽的数量可变化，以实现期望的弹簧特性(例如，压缩刚度)以及控制扶手101的非破坏性的侧向移动范围。可使安装销105和弹簧孔108、或安装凹口和弹簧107的形状调整为匹配并保证弹簧的适当安置，以使向外的侧向刚度大于向内的侧向刚度。
图11举例说明了扶手的另一实施例，其示出了向外的侧向刚度低于向内的刚度的设计。安装销105将扶手101附接至座椅靠背102。以横截面示出的扶手101具有安装凹口106。弹簧107被定位在安装凹口106中邻近安装销105。安装销105具有在向外的端部上的头、轴、和在座椅靠背的端部上的紧固末端。弹簧107的支承端抵接安装销105的头的下侧部分。弹簧107的相反的支承端抵接安装凹口106的内表面。
在本发明的优选实施例中，弹簧的压缩足以为扶手提供抵抗通常在日常使用时的向外的力的刚度。扶手是稳定的并且当其被轻轻地倚靠时不会侧向地移动。在一些实施例中，为了增加侧向坚固度，弹簧在使用位置通过一定压缩被预加载。
在一些实施例中，有较低的临界力，在该临界力以下，扶手将不被侧向偏转。在更大的向外的力下，例如，在侧面冲击碰撞中，弹簧被压缩并且扶手从乘员空间向外移动。当力被移除时，弹簧返回至它的原始位置，从而使扶手移动回至它的使用位置而没有损坏。
所描述的设计的配置对抵抗侧向力的向内的刚度有最低的或没有影响。额外的设计元件可以与所描述的设计结合以增加对向内的力的阻力。
在一些实施例中，使扶手偏转的典型负荷是：
向着座椅内：大于500N(～50Kg)的负荷。
向着座椅外：大约250N(～25Kg)。
因此，该设计将负荷削减到一半并且可减少乘员伤害。
在一些实施例中，响应于在100-1000N、200-700N、200-500N、250-500N、或大约250N的范围内的向外的力，扶手非破坏性地移动。在针对特定的实施例的特定的范围内，当移除负荷时，扶手回弹。
扶手的偏转角α由安装凹口的形状和弹簧的负荷特性确定。在一些实施例中，扶手关于座椅和扶手的标准使用位置向外移动约45度。在一些实施例中，扶手响应于向外的力通过非破坏性地移动到1—90度、15-90度、15-75度、15-60度、1—45度、30-60度、30-45度、或约45度而进行非破坏性移动。
扶手总成提供了减少伤害的严重程度和风险的方法，该扶手总成具有安装在扶手安装凹口中的弹簧，其中，扶手总成适合于响应于向外的力而压缩弹簧，并因此使扶手从标准位置向外非破坏性地在向外的方向中倾斜，以及一旦移除向外的力就使扶手返回至标准位置。
由侧面冲击碰撞造成的伤害可被量化。已建立的度量标准包括由公路安全保险协会(InsuranceInstituteforHighwaySafety)于2014年5月发布的“用于伤害评级测定的侧面碰撞防撞性评价指南(SideImpactCrashworthinessEvaluationGuidelinesforRatingInjuryMeasures)(第三版)”；由美国国家公路交通安全管理局(theUnitedStatesNationalHighwayTransportationandSafetyAdministration，NHTSA)于2004年5月发布的、作者为的沙希库帕(ShashiKuppa)的“侧面碰撞假人伤害评价指标(InjuryCriteriaforSideImpactDummies)”。在这些文件中提供的用于评估和计算碰撞伤害的措施被通过引用的方式合并于此。
肋骨偏转可用于预测骨折和粘性指标近似于软组织损伤。如“用于伤害评级测定的侧面碰撞防撞性评价指南(SideImpactCrashworthinessEvaluationGuidelinesforRatingInjuryMeasures)”中所规定的，粘性指标可利用以下公式计算：
VC(t)i＝1.0*V(t)i*D(t)i/138mm
其中，
V(t)i＝在时间t以m/s为单位的肋骨i的速度，和
D(t)i＝由线性电位器测量的在时间t的肋骨i的偏转。
本发明所描述的实施例的吸收冲击力的能力旨在减缓和减少扶手对车辆乘员的撞击，从而减少伤害的风险。而且乘员在碰撞之后不太可能被困在车辆中，因为，在一些实施例中，扶手可由碰撞受害者自己或抢险救援人员利用正常的人力从乘员移开，而无需使用工具或设备。
在一些实施例中，扶手总成提高了安全性，从而在通过碰撞测试假人对车辆进行侧面碰撞安全性测试中，碰撞了安全扶手的假人的测量到的肋骨偏转是5mm至20mm，其小于碰撞了标准扶手的假人的测量到的肋骨偏转。
在一些实施例中，扶手总成提高了安全性，从而在通过碰撞测试假人对车辆进行侧面碰撞安全性测试中，碰撞了安全扶手的假人的测量到的肋骨偏转速率是0.20至1.20m/s，其小于碰撞了标准扶手的假人的测量到的肋骨偏转速率。
在一些实施例中，扶手总成提高了安全性，从而在通过碰撞测试假人对车辆进行侧面碰撞安全性测试中，碰撞了安全扶手的假人的测量到的粘性指标是0.10至0.40m/s，其小于碰撞了标准扶手的假人的测量到的粘性指标。
在特定的装置和实施例中，扶手总成的结构可由钢、铜、铝、合金、塑料、复合材料、或其他材料组成。该结构可通过本领域公知的手段调整，例如，借助于托架、支架、凹口、定位槽、杠杆、垫圈、垫片、棘轮机构、棘爪机构等。这些结构可适应于填充、支撑、加强、纹理、和附加特征。
所采用的术语和表述用作描述性的术语而且非限制。不论说明书中所给出的范围，所有中间范围和子范围、以及包括在给定的范围中的所有单独的值旨在包括在本发明中。应该理解的是，尽管本发明已通过特定实施例和实例、可选择的特征详细公开，但本领域技术人员可使用在此公开的内容的改进和变化，并且这样的改进和变化被认为是在如附加的权利要求所限定的本发明的范围内。

Claims (11)

1.一种车辆扶手总成，包含：
扶手，其限定所述扶手的外侧上的安装凹口；
弹簧，其定位在所述安装凹口中；以及
安装销，其配置为通过所述安装凹口将所述扶手和所述弹簧附接至座椅靠背，并且其中，所述扶手适应于响应向外的力而从标准位置非破坏性地向外移动并且一旦移除所述力就返回至所述标准位置。
2.根据权利要求1所述的车辆扶手总成，其中，所述安装凹口是大体上圆柱形的内凹，所述内凹在向后部分中不对称地更浅以及在向前的边缘处不对称地更深，形成了倾斜的大体上平的内表面，并且其中，所述弹簧的支承端抵接所述内表面。
3.根据权利要求1所述的车辆扶手总成，其中，所述安装销在外侧端上具有头并且在座椅靠背端上具有固定末端，并且其中，所述弹簧的支承端抵接所述头的下侧。
4.根据权利要求1所述的车辆扶手总成，其中，所述安装销具有穿过螺旋弹簧的线圈的轴。
5.根据权利要求1所述的车辆扶手总成，其中，所述安装销具有穿过所述弹簧的孔的轴。
6.根据权利要求1所述的车辆扶手总成，其中，使扶手移动需要向外的临界力，并且其中，所述临界力在200-500N之间。
7.根据权利要求1所述的车辆扶手总成，其中，所述扶手配置为在向外的方向中非破坏性地移动达到60度。
8.根据权利要求1所述的车辆扶手总成，其中，所述扶手配置为在向外的方向中非破坏性地移动达到45度。
9.根据权利要求1所述的车辆扶手总成，其中，所述弹簧是压缩弹簧。
10.根据权利要求1所述的车辆扶手总成，其中，使所述扶手在向外的方向中移动所需的所述力小于使所述扶手在向内的方向中移动所需的力的一半。
11.一种支撑从车辆中的座椅靠背可枢转的扶手的方法，包含：
提供具有安装凹口的扶手主体；
将弹簧和安装销插入所述安装凹口中；
将所述安装销紧固至所述座椅靠背；
凭借对所述扶手主体的向外的力压缩所述弹簧，使所述扶手主体从标准位置向外非破坏性地倾斜，并且一旦移除所述力使所述扶手返回至所述标准位置。
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