CN105980202A - 汽车头部约束保护系统 - Google Patents

Abstract

本发明描述了一种汽车头部约束保护系统。该头部约束保护系统包括与头枕杆相连接的头枕缓冲垫。该旋转机构包括旋转杆、阻尼器和弹簧。该头枕缓冲垫的角度运动是由阻尼器基于施加在头枕缓冲垫上的载荷而运动来控制的，其中，阻尼器的运动是基于施加在头枕缓冲垫上的载荷的振幅和持续时间。本发明的另一个实施例描述了一种头部约束保护系统，包括活动组件和固定组件。该活动组件包括开槽导向板、平板和开槽导柱。该固定组件包括导向杆和线性导轨。该活动组件和固定组件通过线性阻尼单元连接，其中，线性阻尼单元放置于开槽导柱内。

Description

汽车头部约束保护系统

相关申请

主张于2014年2月20日提交的申请号为586/MUM/2014、名称为“头部约束保护系统”的印度临时专利申请的权益，该专利申请在此全部引用作为通用的参考。

发明领域

本发明涉及汽车领域，更具体地涉及一种具有旋转机构的汽车头部约束保护系统。

发明背景

汽车具有带头枕的座椅被认为是防止在机动车辆中发生颈椎过度屈伸诱导损伤的主要方法之一。一个精心设计并且精确对齐的头枕将极大地减少在追尾碰撞过程中头部、脊椎和颈部受伤的风险。头枕的结构，特别是头枕高度和头枕偏离乘员头部的水平距离“退缩”可以对追尾事故碰撞中发生挥鞭样损伤的可能性和严重程度产生重大影响。大多数的前座乘员无法正确地调节他们的头枕或拥有无法提供任何保护的头枕。一个正确放置的良好头部约束保护系统可以防止挥鞭。为了发挥功效，头枕必须尽可能地接近头部的背面，并且该头枕的顶部应与头部的顶部高度一致。

一般来说，头部约束保护系统分为两种类型，即，主动式和被动式。主动式头部约束保护系统是非常舒适的，因为它的位置对乘员来说是符合人体工程学的并且在发生碰撞时能够即时调整自身以提供安全性。被动式头部约束保护系统是固定的。被动式头部约束保护系统不提供任何的旋转或角度调整。在被动式头部约束保护系统中，头枕放置得非常接近头部，以避免在追尾碰撞时发生颈部弯曲。虽然它增加了安全性，但是缺乏了乘员舒适性。

因此，有必要提供一种使用无源元件的改良的头部约束保护系统(特别是被动式头部约束保护系统)，能够提供主动式头部约束保护系统的所有优点。此外，改良的头部约束保护系统应能防止挥鞭样损伤。

概述

本发明的目的是提供一种用于汽车的头部约束保护系统。

本发明的一个实施例描述了一种具有一个旋转机构的汽车头部约束保护系统。根据本发明所述的头部约束保护系统包括一个头枕缓冲垫，其与一个或一个以上的头枕杆相连接。所述旋转机构，用于为安装在汽车座椅靠背顶部的头枕缓冲垫提供角度运动，包括一个或一个以上的旋转杆、一个或一个以上的阻尼器和一个或一个以上的弹簧。头枕缓冲垫的角度运动是由阻尼器基于施加在头枕缓冲垫上的载荷而运动来控制的。本文中，阻尼器的运动是基于施加在头枕缓冲垫上的载荷的振幅和持续时间。该头枕杆枢接于座椅靠背的背侧以调节头部约束保护系统的旋转机构，其中，该旋转机构提供头部约束保护系统沿枢轴点的旋转。根据本发明所述的头部约束保护系统是一种改造的系统。

本发明的另一个实施例描述了一种感应式、改造的汽车头部约束保护系统。该头部约束保护系统包括一个活动组件和一个固定组件。该活动组件包括至少一个开槽导向板、至少一个平板和至少一个开槽导柱。该固定组件包括至少一个导向杆、以及至少一个线性导轨。该活动组件和固定组件通过一个线性阻尼单元相连接，其中，该线性阻尼单元放置于开槽导柱内。该开槽导向板和开槽导柱在平板背侧相连接，以支撑平板的平移运动。

附图的简要说明

本发明将结合附图对以上所描述的方面和其他特点作如下解释，其中：

图1是根据本发明的一个实施例所示的具有旋转机构的头部约束保护系统的轴测图。

图2是根据本发明的一个实施例所示的具有旋转机构的头部约束保护系统的示意图

图3是根据本发明的一个实施例所示的带阻尼单元的头部约束保护系统的轴测图。

图4是根据本发明的一个实施例所示的带阻尼单元的头部约束保护系统的横截面侧视图。

图5是根据本发明的一个实施例所示的头部约束保护系统根据所施加的载荷而运动的距离的图形表示。

发明的详细说明

本发明的实施例将结合附图详细描述。并且，本发明并不局限于以下实施例。在不脱离本发明的范围内，可对本发明作出各种形式的修改。因此，本发明的实施例和所示的任何例子都只是用于向本发明所在领域内的普通技术人员更清楚地解释本发明。在附图中，类似的组件采用类似的引用标号来标示。

说明书中的各个地方都可能涉及到引用“一”、“一个”或“一些”实施例。这并不一定意味着每一个这样的引用都是指的相同的一个实施例(或多个实施例)，或该特征仅适用于一个单一的实施例。不同实施例的单个特征也可以组合以提供其他实施例。

正如本申请中所使用的，单数形式的“一”、“一个”和“该”同样也应理解为包含复数形式，除非明确说明除外。应进一步地理解，本申请中使用的术语“包括”、“由……组成”、“包含”和/或“构成”，列举设定特征、整数、步骤、操作、元素和/或部件，但不排除现有的或增加一个或一个以上的其他特征、整数、步骤操作、元素、部件、和/或以上的组合。本申请中使用的术语“和/或”包括任一和所有的一个或多个所列关联项目的组合和布置。

除非特别限定，本申请中所使用的所有术语(包括技术术语和科学术语)均与本申请披露所涉及领域的普通技术人员的通常理解具有相同的意义。进一步地理解，这些术语，如常用词典中所定义的一样，应理解为具有与相关领域的上下文相一致的意义，并且不会理想化或过度正式意义的理解，除非本申请中特别指出如此定义。

本发明涉及一种提供舒适的且防止挥鞭的安全的头部约束保护系统。在本发明中，该头枕设计成可以向前和向后的方向旋转，并能够使乘员根据需求/舒适度来调节角度。该旋转机构具有安装在枢轴上的一个弹簧和一个阻尼器，如此使得当乘员身体前倾时，头枕恢复到它的位置。该阻尼器设计的目的是在发生由于碰撞而产生冲击这样的情况下，它能约束头枕的运动。这避免了挥鞭样损伤，而且其在低载荷情况下其提供非常低的阻力，例如将头枕在靠垫上，并且允许头枕运动以满足乘员的舒适性。本发明的各种实施例都可以被纳入到汽车座椅中，并能够满足安全性和舒适性的要求。

图1是根据本发明的一个实施例所示的具有旋转机构的头部约束保护系统的轴测图。本发明实施例显示了头部约束保护系统，该头部约束保护系统具有与一个或一个以上的头枕杆002相连接的头枕缓冲垫001。该头枕杆002与一个或一个以上的旋转杆003相连接。该旋转杆003适于调节旋转机构004。根据本发明的一个实施例所示的头部约束保护系统是被动式头部约束保护系统，其提供了防止挥鞭的安全性和舒适性。本发明所示的头部约束保护系统设计成能够向前和向后的方向旋转。基于乘员的舒适角度，可以调整头枕的初始位置。头部约束保护系统的后续运动是基于乘员所设定的初始位置。

根据本发明的一个实施例所示的旋转机构004包括安装在旋转杆上的一个弹簧和一个阻尼器。该旋转杆枢接在汽车座椅靠背的背侧。该旋转杆以枢轴点为中心旋转，用以调整头枕的旋转机构。这使得本发明的头部约束保护系统的垂直高度调整成为可能。当乘员身体前倾时，该头部约束保护系统恢复到初始位置。该阻尼器设计成如此是为了在发生由于碰撞而产生冲击这样的情况下约束头部约束保护系统的运动。这避免了对使用者/乘员产生挥鞭样损伤，而且其在低载荷情况下提供非常低的阻力，例如将头依靠在靠垫上，并且允许头枕运动以满足乘员的舒适性。

图2是根据本发明的一个实施例所示的具有旋转机构的头部约束保护系统的示意图。图2阐明了旋转杆003与旋转机构004的连接。根据本发明的实施例，一个弹簧005和一个阻尼器006组件被安置在旋转杆003中，这样使得当施加抵抗弹簧和阻尼器的载荷时，即，乘员的头依靠在头枕缓冲垫001上时，它允许头部约束保护系统的角度运动。

该阻尼器006提供与所施加的载荷的振幅和持续时间成正比的阻力。该载荷被认为是乘员的头部的重量。在发生冲击载荷的情况下，阻尼器提供极限阻力并且不允许头枕旋转。该弹簧005有助于头枕在每次旋转后恢复到初始位置。在轻轻地施加压力的情况下，即，乘员将头依靠在头枕上，该阻尼器提供非常低的阻力，能够允许头枕缓冲垫轻松运动。同样地，在强力冲击的情况下，该阻尼器通过吸收大量的能量来约束突然运动，否则这些能量将被转移给载荷，即，乘员的头部。

图3和图4是带阻尼单元的头部约束保护系统的轴测图和根据本发明的另一个实施例所示的头部约束保护系统的横截面侧视图。如图4所示，根据本发明实施例所示的头部约束保护系统包括一个活动组件12A和一个固定组件11A。该活动组合12A包括至少一个开槽导向板103、至少一个平板102和至少一个开槽导柱101和一个线性阻尼单元104。同样地，头部约束保护系统的固定组件11A包括至少一个导向杆106、和至少一个线性导轨105。本发明的头部约束保护系统的活动组件12A和固定组件11A通过至少一个线性阻尼单元104相连接。该头部约束保护系统可能具有不止一组的活动组件12A和固定组件11A，具体组数取决于设计/发明的要求。

该开槽导向板103是具有矩形槽的扁平板。他们安装在平板102背侧底部，以支持平移运动。根据本发明的一个实施例，该平板102是头部约束保护系统的前端。该开槽导柱101焊接于平板102的背侧。该线性阻尼单元104包括用于控制活动组件12A运动的阻尼器。该阻尼器包括但不限于圆形阻尼器、旋转阻尼器、线性阻尼器或本领域已知的任何其他形式的阻尼器。

头部约束保护系统的固定组件11A的一个或一个以上的导向杆106均焊接到线性导轨105。根据本发明的一个实施例，该导向杆106支撑整个头部约束保护系统。根据头部约束保护系统的设计，将单个导向杆106或多个导向杆106焊接/附着于线性导轨105上。该线性阻尼单元104与线性导轨105相连接以控制平板102的运动。该线性导轨105设计为能够使得线性阻尼单元104往复运动。

图3为导向构件，如开槽导向板103和线性导轨105和各自的支撑件如导向杆106等的透视图。

考虑到图3中的平板102和线性阻尼单元104是处于正常工作位置。在发生碰撞，尤其是追尾碰撞的情况下，由于质量惯性，乘员用力推向头枕的平板102。在冲击力的作用下，线性阻尼器单元104的位移受线性导轨105的限制以避免乘员发生挥鞭效应。

当施加载荷时，两线槽所包含的线性导轨中的导向件，通过压缩线性阻尼单元104从而允许平板102的运动。该线性阻尼单元104，其附着到平板102的背侧和导轨中的固定组件，在从正常工作位置到压缩位置期间处于拉紧状态。当张力解除时，阻尼单元104将使平板102恢复到正常/初始位置。

图5是根据本发明的一个实施例所示的头部约束保护系统根据所施加的载荷而运动的距离的图形表示。

例如，考虑汽车的初始行驶速度是100公里/小时而且头部的质量(头)是5公斤。冲击时间是0.01秒，旋转机构中的弹簧的弹簧常数为5N/mm。

初始速度为零，U＝0ms-1，冲击之后，行经0.01秒的时间和5mm的距离。

初始速度的计算具体如下。

$x=ut+\frac{1}{2}{\mathrm{at}}^2$

$0.005=0+\frac{1}{2}a{\left(0.01\right)}^2$

a＝100ms^-2

v²＝u²+2as

0²＝u²-2*100*0.005

u²＝1

u＝1

假设，在突然撞击后，汽车的速度从100公里/小时减至50公里/小时。

为了找到阻尼系数：

F_i＝mx″+cx′+kx

7000＝5*100+C*1+5*0.005

阻尼系数C＝6500Nsm^-1

所计算的应力和行进距离受头部约束保护系统行进距离的约束。相同的图形表示如图5所示

1.为4mm时

U＝1ms^-1，a＝100ms^-2，v＝？，F＝？

v²＝u²+2as

$v=\sqrt{0.8}=0.894$

F_i＝mx″+cx′+kx

F_i＝5*100+6500*0.89+5*0.005＝6285.025

2.为3mm时

V＝0.77ms^-，F＝5505ms^-2

3.为2mm时

V＝0.632ms^-，f＝4595ms^-2

其中，

Fi＝冲击力

m＝身体质量

C＝阻尼系数

K＝弹簧常数

x＝直线距离

从图中可以明确看出，头部约束保护系统行进距离随着所施加应力的增加而逐渐减少。

虽然本发明的具体实施例结合附图已经详细描述了本发明的汽车头部约束保护系统，但本发明并不仅限于此。在不脱离本发明的范围和精神下，对此进行各种替换、修改和变化，对于本领域技术人员来说均是显而易见的。

Claims (12)

1.一种具有旋转机构的汽车头部约束保护系统，该头部约束保护系统包括：

头枕缓冲垫，与一个或一个以上的头枕杆相连接；

所述旋转机构，用于为安装在汽车座椅靠背顶部的头枕缓冲垫提供角度运动，包括一个或一个以上的旋转杆、一个或一个以上的阻尼器和一个或一个以上的弹簧；

其中，该头枕缓冲垫的角度运动是由阻尼器基于施加在头枕缓冲垫上的载荷而运动来控制的，其中，阻尼器的运动是基于施加在头枕缓冲垫上的载荷的振幅和持续时间。

2.根据权利要求1所述的头部约束保护系统，其中，该头枕杆枢接于座椅靠背的背侧以调节头部约束保护系统的旋转机构，其中，该旋转机构提供头部约束保护系统沿枢轴点的旋转。

3.根据权利要求1所述的头部约束保护系统，其中，该阻尼器提供抵抗冲击载荷的高阻力和抵抗非冲击载荷的低阻力。

4.根据权利要求1所述的头部约束保护系统，其中，该头枕缓冲垫的角度运动能够向前运动和向后运动。

5.根据权利要求1所述的头部约束保护系统，其中，施加于头枕缓冲垫的载荷促使弹簧伸展或压缩，其中，弹簧的伸展和压缩使得头枕缓冲垫能够恢复到初始位置。

6.根据权利要求1所述的头部约束保护系统，其中，该头部约束保护系统是一种改造的系统。

7.汽车头部约束保护系统包括：

活动组件，包括至少一个开槽导向板、至少一个平板和至少一个开槽导柱；

固定组件，包括至少一个导向杆、至少一个线性导轨；

其中，所述活动组件和所述固定组件通过一个线性阻尼单元相连接，其中，该线性阻尼单元放置于开槽导柱内。

8.根据权利要求7所述的头部约束保护系统，其中，开槽导向板和开槽导柱在平板背侧相连接，以支撑平板的平移运动。

9.根据权利要求7所述的头部约束保护系统，其中，该至少一个导向杆均与对应的线性导轨相连接，其中，该线性导轨能够使活动组件运动。

10.根据权利要求7所述的头部约束保护系统，其中，该活动组件和固定组件集成到汽车的头部约束保护系统，其中，该至少一个导向杆支撑该头部约束保护系统。

11.根据权利要求7所述的头部约束保护系统，其中，该线性阻尼单元基于施加于平板上的载荷来控制平板和线性导轨的平移运动。

12.根据权利要求7所述的头部约束保护系统，其中，该头部约束保护系统是一种改造的系统。