CN105599649B - 用于机动车辆的可调节的能量吸收式头枕支承物 - Google Patents

Abstract

本发明涉及用于机动车辆或类似物的可调节的能量吸收式头枕支承物。一种头枕支承结构，其由多股加捻的能量吸收绳和绳束形成，所述多股加捻的能量吸收绳和绳束尤其在乘员正在其中驾驶的车辆从后部被撞击(即，后端碰撞)时大大地减少了回弹至车辆乘员中的能量的量。另外，由加捻绳束形成的头枕支承物是足够脊状的以完全地支撑头枕，但是可以是足够可变形的以允许头枕的三维的位置调节。当前，头枕在仅单一的平面中是可调节的。

Description

用于机动车辆的可调节的能量吸收式头枕支承物

技术领域

本发明涉及用于机动车辆的头枕并且更具体地涉及使用成束的绳或纤维作为支承物的可调节的能量吸收式头枕。

发明背景

通常的车辆头枕通过两个刚性结构构件(一般是中空的金属杆)来支撑。这些金属杆一般是圆柱形的并且具有范围通常在约9毫米和约12毫米之间的直径。这些金属杆被接纳于接收管中，所述接收管各自具有略大于其必须接纳且保持的杆的直径的内直径。这些接收管通常布置在车辆座椅靠背内，其中管接纳的开口在那些座椅靠背的顶部靠背部分中。

沿着至少一个结构构件的外部竖直边缘的结构止动装置一般与弹簧承载的捕捉器一起使用以将头枕设置成升高至更好地适合占据座椅的个人的舒适性的位置。具有接收管设计的这种刚性金属杆在一般的汽车使用中持续了超过30年。

用于为头枕提供支撑和舒适性调节的现有结构和方法通常具有两个问题：

第一个问题涉及当车辆遇到从后部例如在后端碰撞中赋予的力时车辆座椅的乘员的头部、颈部和/或背部的安全性。

首先参照图1A，示出了一般以参考标记100的乘客102在包括头枕108的座椅112中的侧视示意图。虽然乘客102可以保持他的或她的头部104与头枕108的前表面106接触，但是其他乘客可能不是如此。无论如何，当钝力110从座椅112后面引入时，乘客102的质量被转移至座椅112的靠背114和头枕108，因为通常附接至车辆的框架(未示出)的座椅112被向前推动。这种向前的运动通过箭头116来表示。

当具有附接的头枕108的座椅112如箭头116所示地向前移动时，头枕108的前表面106通常与乘客102的头部104和背部118接触。应认识到，当在力110施加至座椅112时乘客102已经使他或她的头部与头枕108的前表面106接触时，乘客102经历他或她的头部104和头枕108之间以及他或她的背部118和座椅靠背114之间的增大的阻力。

当座椅靠背114和头枕108通常为了舒适性而被填充时，衬垫和衬垫支承物一般设计成为自动恢复的。这意味着在经受压缩或其他形状变形的力例如力110之后它们复原至其原始形状和轮廓。这种恢复有时用嵌入座椅靠背114和头枕108内的弹簧钢或通常以线的形式的其他相似材料(二者均未示出)来实现。座椅靠背114和头枕108二者通常由未具体确定的闭孔泡沫衬垫或开孔泡沫衬垫形成。此类泡沫材料也提供阻力。

因此，当力110被赋予座椅112，更具体地赋予座椅靠背114和头枕108时，座椅靠背114和头枕108二者回弹，因为它们试图呈现其原始形状和轮廓以及其相对于车辆框架的原始位置。这种回弹过程施加了相反的(相对于初始力110)力124。力124也施加至乘客102并且被乘客102吸收。

除材料组成中的这种回弹作用之外，座椅框架(未示出)和头枕108的结构构件(例如，支承物122)提供了附加的回弹力。

在从后部方向引入力110期间，车辆和座椅的位置的改变引起座椅靠背114和头枕108移动成与个人的背部118和头部104接触，因此将由乘员102的身体的质量呈现的力加载并且传递至车辆的座椅112、头枕108和结构构件(例如，支承物122)中。非常少的该能量被吸收并消散。更确切地说，该能量被替代地加载至座椅衬垫、弹簧钢线支承物、头枕衬垫、弹簧钢线支承物、座椅框架、座椅靠背和座椅底部之间的连接构件以及座椅靠背114和头枕108之间的头枕支承构件122。

在现有的结合有刚性结构支承物(此类支承物通常具有金属成分)的头枕支承物设计中，图1B中可以看到此类结构对后部冲击的动态响应。现在，还参照图1B，示出了头枕108的侧视示意图，随其示出了头枕支承管122的如箭头126所指示的仰视平面示意图。图1B示出了利用中空的金属管122的普通设计。当力110被施加至头枕支承管122的后侧130时，后侧130压缩。当后侧130压缩时，头枕支承管122的前侧128变形，通常拉伸。当头枕支承管122的后侧130和前侧128返回至其未压缩/未拉伸(upstretched)的状态(即，实现平衡)时，产生“回弹”能量124。然后，回弹能量124被重新引入至座椅112和座椅乘员102中。

因此，将有利的是，提供一种头枕支承系统，所述头枕支承系统吸收施加至其的能量并且将比现有的头枕支承系统小得多的能量重新引回至座椅的乘员中。

相关技术的讨论：

在现有技术中可以发现提供用于车辆头枕的改进的支承系统的一些尝试。例如，Weimimg Tang等人的2000年6月6日公告的为LOAD LIMITING WEBBING的美国专利第6,071,835号教导了包含在碰撞时吸收能量的PET(聚对苯二甲酸乙二醇酯)纤维的物品。[第1栏，第31–38行]

Ola等人的2009年9月15日公告的为VEHICLE SEAT的美国专利第7,588,289号公开了一种车辆座椅，所述车辆座椅包括厚垫子和具有附接的头枕的靠背。头枕设置有在冲击应当发生的情况下使头枕向前移动的机构。锁定机构设置成响应于预定信号锁定头枕以防止头枕向前移动。信号可以响应于超过预定严重程度的后部冲击而产生。

单独地或组合地采用的这些专利中无一被看出教导或建议了本发明的用于机动车辆或类似物的可调节的能量吸收式头枕。

发明概述

根据本发明，提供了一种头枕支承物，所述头枕支承物由能量吸收式绳或纤维以及它们的束形成，所述能量吸收式绳或纤维以及它们的束尤其在乘员正在其中驾驶的车辆从后部被撞击(即，后端碰撞)时大大地减少了回弹至车辆乘员中的能量的量。另外，由加捻绳束形成的头枕支承物是足够脊状的以完全地支撑头枕，但是可以是足够可变形的以允许头枕的三维的位置调节。当前，头枕在仅单一的平面中是可调节的。

附图说明

当结合附图一起考虑时，本发明的各种目标、特征和伴随的优势将变得更加充分地领会，同样它们变得更好理解，其中，贯穿数个视图，相似的参考代号指示相同或相似的部分，并且在附图中：

图1A是根据现有技术的具有就座于其中的乘客的车辆座椅的侧视局部示意图；

图1B是图1A的头枕部分的侧视示意图，随其示出了支承管的仰视平面示意图；

图2是单一对的相互缠结的绳的侧视示意图；

图3A是由多对的图2的相互缠结的绳形成的圆柱形结构的侧视透视示意图；

图3B是图3A的圆柱形结构的俯视或仰视平面示意图；

图3C是示出容纳于绳束内的导热元件的图3B的圆柱形结构的俯视或仰视平面示意图；

图3D是示出其上的外部金属层的图3B的圆柱形结构的俯视或仰视平面示意图；

图3E是具有图3D的横截面且适合于形成根据本发明的头枕支承物的长形结构的侧视透视示意图；

图4A是具有支撑于由加捻绳束形成的支承物上的头枕的座椅的侧视示意图；

图4B是图4A的座椅和头枕的一部分的放大图；

图4C是具有支撑于支承物上的头枕的座椅的侧视示意图，该支承物由加捻绳束形成并且被成形为使头枕移动至乘客选定位置；和

图4D是图4C的座椅和头枕的一部分的放大图。

具体实施方式

本发明提供了用于支撑车辆头枕的新结构，所述新结构比现有技术的支承结构提供较大的能量吸收能力。新颖的结构使在冲击，特别是后端冲击之后由支承结构和材料的恢复引起的对乘员的二次力(secondary force)最小化。另外，新的支承结构在调节头枕位置方面使提供了在此之前未知的柔性。

本发明利用绳束来实现头枕支承结构。这些绳通常由延性金属例如铝合金形成。本领域技术人员将认识到，各种铝合金或其他延性金属可以用于形成适合于形成根据本发明的头枕支承物的绳或绳束。将进一步认识到，纤维材料或聚合物材料也可以用于形成绳。因此，本发明不被视作限制于由任何特定材料形成的绳。将进一步认识到，绳束可以包含由多于一种材料形成的绳。

首先参照图2，示出了一般以参考标记200的图示出本发明的新的能量吸收式头枕支承系统302(图4A–4D中最好地看到的)的概念基础的一对金属绳、纤维绳或聚合物绳的侧视透视示意图。如本文中使用的术语“金属绳”意图除金属之外还包括来自任何纤维材料或聚合物材料的绳。

一对绳202a、202b示意性地示出为加捻构造。这种构造通常具有两个重要性能：耐滑动性和刚性。当沿着主轴线204接触的绳例如202a、202b具有在其上强加的大体上垂直的力206时，一股绳(例如，绳202a)可以移动与另一股绳(例如，绳202b)略微不同的距离。这种移动导致绳202a、202b抵靠彼此摩擦或磨搓。因为绳202a、202b彼此接触，因此绳202a抵靠绳202b的相对运动等等引起摩擦。当绳202a和绳202b相对于彼此移动时，绳202a和绳202b之间的这种摩擦产生热，并且因此，力206的少量的能量由此被吸收。

例如，力206可能通过具有由基于绳的支承结构302(图4A–4D中最好地看到的)支撑的头枕108的车辆的后端碰撞(未示出)来产生。

通过选择绳材料和放置几何结构，所产生的热的量可以最大化且撞击在绳202a、202b上的能量可以随着其被转换成热而消散。换言之，动力回弹能量被大量地转换成热，然后，该热沿着绳、绳束或邻近的绳和/或绳束被消散。

另外，现在参照图3A和图3B，分别示出了一般以参考标记220的可以构造用于车辆头枕的支承结构302的多股绳的、长形的准圆柱形结构的侧视透视示意图和俯视或仰视平面示意图。图2的单一对的绳202a、202b示出了新颖的头枕支承结构的操作原理。实际的头枕支承结构可以由多股绳形成。多个绳对、三股一组的绳、四股一组的绳等等202a/202b、202c/202d、202e/202f、202g…202n的多股绳结构220仅仅使结构的吸收能量的能力成倍增加。为了简便起见，术语“对”在下文中用于一般地表示任何的多股绳的组，其中一股或更多股绳202a、202c、202e、202g等等可以抵靠彼此(例如，202b、202d、202f、202n等等)磨搓以产生热，从而吸收能量。本领域技术人员将认识到，绳束可以包括同质或非同质的绳对、三股一组的绳、四股一组的绳等等的组合，并且本发明不被视作绳束的任何特定组合。

虽然结构220假定其中的全部绳202a、202b、…、202n是相同的，但是应认识到，可选的结构(无一示出)可以被构造。因此，本发明不被视作限制于出于公开的目的所选择的绳结构。而是，本发明意图包括绳尺寸、绳形状和绳材料的组合以及任何绳构造。

另外，现在参照图3C，示出了一般以参考标记230的但是具有多个附加的导热部件(例如，绳)210的图3B的绳束220的仰视平面示意图。导热绳210可以由导热材料例如铜、铝或其他良好的导热金属形成。可选地，可以使用任何其他合适的导热材料。绳210可以是放置于绳对202a、202b等等之中的单股绳，或可选地，导热绳210可以在选定的绳对202a、202b等等内缠结，或导热绳210可以代替非导热绳中的一股。

另外，现在参照图3D和图3E，示出了一般以参考标记240的具有外部金属涂层208的图3C的绳束230的仰视平面示意图和侧视透视示意图。金属涂层208保护绳束230并且为绳束230提供机械强度(例如，刚性)，从而形成了合适部件，由该合适部件形成图4A和图4B中最好地看到的头枕支承构件302。

金属涂层可以使用被认为是本领域技术人员熟知的材料和技术或工艺被喷射、电镀、挤出或以其他方式沉积到绳束230的外表面上。可以用于此类涂层或覆盖物的一些可选的材料包括但不限于酚醛树脂、橡胶、塑料或其组合。因此，此类材料和技术在本文中不作进一步讨论并且本发明意图包括任何和全部的材料和/或工艺。

另外，现在参照图4A和图4B，分别示出了一般以参考标记300的使用由长形结构240形成的头枕支承物302的车辆座椅的局部侧视示意图及其放大部分。

在图4A和图4B中，头枕支承物302布置成大体上直的(即，未成形的)的构造。头枕支承构件302既是能量吸收式的又是有些柔性的。

如前面讨论的，长形结构240当形成为头枕支承结构302时可以通过座椅乘员来成形以使头枕108安置到期望位置。

另外，现在参照图4C和图4D，图4C和图4D的图示分别示出了被成形以便使头枕108移动至乘客选定位置的头枕302’。

头枕支承构件302既是能量吸收式的又是有些柔性的。

因为适合特定操作需求和环境的不同的其他修改和变化对本领域技术人员将是明显的，因此本发明不视作限制于为了公开的目的所选择的示例，并且覆盖不构成与本发明的真实精神和范围的背离的所有变化和修改。

因此，已描述了本发明，期望通过专利证书保护的内容在随后所附的权利要求中呈现。

Claims (6)

1.一种车辆头枕支承结构，包括：

a)多股绳，所述多股绳的至少一部分包含延性金属，所述多股绳各自具有近端和远端，所述多股绳被捻成各自至少两股绳的分组，所述分组中的每一个分组表现出耐滑动性和刚性的性能并且所述分组中的每一个分组具有主轴线，所述分组安置成彼此紧密邻近，其中每一个分组的相应的主轴线彼此平行，所述多股绳中的每一股绳的所述近端和所述远端中的至少一个是共平面的；

据此，当所述多股绳经受在除平行于所述主轴线的方向之外的方向上对准所述多股绳定向的力时，选自以下组的至少一者：所述多股绳中的邻近绳以及所述分组中的邻近分组，沿着所述主轴线相对于彼此移动；并且

其中，所述邻近绳和所述分组的选定者相对运动，并且由于其间的摩擦而产生热，从而消散由所述定向的力赋予的能量。

2.如权利要求1所述的车辆头枕支承结构，其中所述分组安置成由长形结构彼此紧密邻近，所述长形结构具有选自近似圆形和不规则多边形的组的端部横截面区域。

3.如权利要求2所述的车辆头枕支承结构，还包括：

b)护套，所述护套沿着所述多股绳的大体上整个长度围绕所述多股绳，所述护套包括来自以下的组的至少一种材料：金属、橡胶、塑料或其组合。

4.如权利要求3所述的车辆头枕支承结构，其中所述车辆头枕支承结构包括平行于所述分组的所述主轴线的主轴线且其中所述车辆头枕支承结构能够被成形为沿着所述主轴线移动至少一部分。

5.如权利要求1所述的车辆头枕支承结构，其中包含延性金属的所述多股绳的所述至少一部分包括来自选自以下组的至少一者的绳：铝合金和铜。

6.如权利要求3所述的车辆头枕支承结构，其中所述塑料是酚醛树脂。