CN107921926B - 具有碰撞检测装置的儿童汽车座椅及相应的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种儿童汽车座椅,其包括:‑第一预紧装置,用于向至少一个座椅保持元件施加预设的预紧力;‑第二预紧装置,用于向至少一个儿童保持元件施加预设的预紧力;‑第一负载限制装置,其安装在所述至少一个座椅保持元件上,允许所述座椅相对于安装该座椅的车辆产生第一受控运动;‑第二负载限制装置,其安装在所述至少一个儿童保持元件上,允许所述座椅相对于所述座椅产生第二受控运动;所述第一和第二预紧装置由命令激活,该命令由碰撞检测装置馈送给控制装置来签发;一旦所述座椅或儿童独自达到预定的最大负载,所述第一和第二负载限制装置即被激活,所述第一和第二运动相组合以使儿童根据运动的结合相对于车辆发生移动。

Description

具有碰撞检测装置的儿童汽车座椅及相应的方法
技术领域
本发明的技术领域为儿童防护领域。更进一步的,本发明涉及一种可以安装在机动车辆横排长座上的儿童汽车座椅。
此类座椅在下文称作汽车座椅,其特别为儿童提供高等级的安全保护而设计,尤其在发生事故时的出现碰撞的情况下。
背景技术
为满足这些安全要求已设计了许多系统,这些系统一方面能够将儿童保持在座椅内,另一方面能够将座椅保持在车辆内。
两个主要的紧固方式起到了将座椅保持在车辆内的作用。一个使用车辆的安全带进行汽车座椅的安装。另一个是座椅设有旨在附接到环上的ISOFIX夹,用于实现附接目的的该环(通常)设置在车辆横排长座的椅座和椅背之间。这些ISOFIX夹在发生碰撞时能够提供有效的固定作用。
然而,在强减速过程中,汽车座椅往往会向前倾斜,这是一种绕着穿过两个ISOFIX夹末端延伸的轴的轴旋转运动。为了解决这个问题,通常提供一个对抗这种旋转运动的“第三点”,该“第三点”或者以在车辆底板上起到支撑作用的支撑腿的形式存在,或以被称为“顶部”栓带的保持栓带的形式存在,该保持栓带将汽车座椅的椅背的上部连接到设置在车辆内的用于固定该保持栓带的挂钩。该挂钩位于车辆内例如椅背的后部或者行李箱的内部。
座椅的固定因此显得有效,实质上汽车座椅以实质为刚性的形式连接。但此时仍存在缺陷,就是如果发生碰撞,所有的能量或者几乎所有的能量会被传递到儿童的躯体上。
因此,为了将儿童保持在汽车汽车座椅方面也已进行了大量的研发。通常提出的方式有两种:5点安全带和前置护体。
前置护体为刚性结构元件,其可拆卸地连接到汽车座椅的座椅基座,并位于儿童腿部之上。在发生碰撞时,前置护体可防止儿童从汽车座椅向前冲出。但在发生严重碰撞时,该前置护体可能会对儿童的腹部及相对柔软的部位(因为没有骨骼保护这些部位)造成严重的伤害。该缺陷以及许多其他缺点使本申请的申请人放弃了这种方案。
因此,申请人优选了另一种方式:5点安全带。5点安全带,当其被正确调整后,能够很好地将儿童保持在汽车座椅内,尤其是通过在身体的上部和肩部,以及腿部处将儿童保持在汽车座椅内。
无论如何,为了给儿童提供最佳的安全性,正确地调整并安装安全带非常重要,特别是安装时应使安全带足够地绷紧。此外,在发生碰撞的时候,尽管儿童被很好地安置在座椅上,但儿童仍会受到较强的减速作用,特别是头部、颈部和胸部。在一些情况下,建议在安装于安全带的栓带的护套上设置能量吸收元件或者安全气囊类的可膨胀元件,以减少儿童身体对能量的吸收和/或儿童的位移。
减轻巨大的冲撞对儿童身体的影响是最基本的要求,与此同时还需要尤其是在事故中能有效地将汽车座椅保持在车辆内以及将儿童保持在汽车座椅中,并且在除此类鲜见的极端情况外提供对于儿童来说足够的舒适度。
发明内容
本发明的目的在于克服上述背景技术中出现的缺点。
这些目的,以及其他将在下文中描述的目的,通过使用儿童汽车座椅来实现,该儿童汽车座椅包括:
-第一预紧装置,用于向所述座椅的至少一个保持元件施加预设的预紧力;
-第二预紧装置,用于向所述儿童的至少一个保持元件施加预定的预紧力;
-第一力限制装置,其安装在所述座椅的至少一个保持元件上,允许所述座椅相对于安装该座椅的车辆产生第一受控位移;
-第二力限制装置,其安装在所述儿童的至少一个保持元件上,允许所述座椅相对于所述座椅产生第二受控位移;
所述第一和第二预紧装置由命令激活,该命令由所述碰撞检测装置提供给控制装置来传递;一旦所述座椅或儿童独自达到预定的最大力,所述第一和第二力限制装置即被激活,所述第一和第二位移相组合,以使儿童根据位移的组合相对于车辆产生位移。
将预紧而后对力进行限制应用于座椅的几个保持元件上,特别应用于一方面将儿童保持在座椅内,另一方面可以在碰撞发生时固定其他部分(顶部栓带,ISOFIX夹等),提高了儿童的安全性。的确,预紧力能够将座椅固定在车辆上和/或将儿童固定在座椅,从而在第一时间内(非常短并尽快开始)限制座椅和儿童的向前的位移以及限制碰撞能量的传递。随后(例如约几十毫秒之后)立即介入的对力进行的受控的限制,能够通过伴随座椅的自然移动以及儿童的自然移动(例如在正面碰撞中的向前移动),来减小座椅和儿童的减速度以及突然颠簸所带来的危险。因此,在预紧情况下当预紧力达到最大力阈值时(为儿童的健康)时,对力进行限制能够通过受控的位移来消耗能量。伤害的风险因而被降低。
然后提供在保持和位移之间的优化折中方案。由于本发明在保证儿童在车辆座椅内的安全性的前提下,结合了座椅相对车辆的位移和儿童相对座椅的位移,儿童相对于车辆的位移尤其被优化。
所述座椅的保持元件尤其属于以下的组,该组包括:
-栓带,称为“顶部”栓带,用于将所述座椅的靠背的上部固定到设置在车辆内并用于固定该栓带的固定点;
-夹子,用于紧固到车辆内用于固定该夹子的环;
-所述座椅或基座的支撑腿,其设置在所述座椅或基座上;
-连接装置,其连接基座和所述座椅。
所述儿童的保持元件尤其属于以下的组,该组包括:
-用于保持儿童的安全带;
-用于保持儿童的前置护体。
根据具体特性,所述第一和/或第二预紧装置在碰撞发生后的10毫秒到80毫秒之间被触发,所述第一和/或第二力限制装置在碰撞发生后的20毫秒到100毫秒之间被触发。
预紧力的触发时刻(在实践中基本为尽快触发)以及对力进行限制的触发时刻(在实践中,基本非常快,以达到控制预紧力的效果)被设计成用来分别保持预紧力和对力进行限制,与此同时仍能在非常短但足够的时间段内实施所需的位移;并且预紧力的触发时刻以及对力的限制的触发时刻适应性地根据安全状况来进行优化。
根据具体实施例,所述第一和/或第二预紧装置包括电机和/或烟火发生器。
如此,所采用的装置简易以及可靠,并且能够被精确地控制。
根据具体的特性,所述第一和/或第二力限制装置包括电机、延伸程度受控的栓带和/或可物理变形的元件。
具体地,如果采用电机,其可以通过在第一方向上进行旋转来提供预紧力,并通过在第二方向上旋转来对力进行限制。控制装置传送相应的信号以控制电机。
如果预紧通过烟火发生器来实施,则单独设置第二装置用于对力进行限制,例如延伸程度受控的栓带和/或可物理变形的元件。如此,预紧的操作以及对力进行限制的操作为相互独立的控制目标,并且/或者由单独的装置实施。
根据具体的特性,儿童保持装置包括安全带,汽车座椅的保持装置包括栓带,该栓带用于将座椅的靠背的上部固定到设置在车辆内并用于固定该栓带的固定点,该栓带称作“顶部”栓带,该汽车座椅保持装置还包括第二控制装置和/或附接到设置在车辆内的环的夹子。
在碰撞的过程中,通过改变顶部栓带的张力,汽车座椅的座椅靠背与车辆的横排长座之间的距离发生变化,从而实现以受控的方式改变座椅的位移。
如果发生碰撞,在夹子的变形过程中,汽车座椅与车辆横排长座之间的距离被实质性地改变,以允许座椅产生受控的位移。
根据具体的方法,所述控制装置同时和/或按时间顺序来驱动所述力限制装置。
同时激活两个或三个控制装置会产生有趣的协同效果。预紧力的效果被成倍地增加,汽车座椅的位移和由此产生的儿童的位移不仅被精确地控制,同时还限制施加到人体上的力。在一些实施例中,每个预紧力的触发和/或每个释放的触发可以在时间上轻微地偏差(几毫秒)。
本发明还涉及一种固定儿童汽车座椅的方法,该方法包括以下步骤:
-检测到碰撞大于预设阈值;
-将检测到的碰撞信息传送到控制装置;
-根据所述控制装置传递的命令,向所述座椅的至少一个保持元件以及所述儿童的至少一个保持元件上施加预设的临时预紧力;
-限制施加到所述座椅的至少一个保持元件的力,授权所述座椅相对于安装该座椅的车辆产生第一受控位移;
-限制施加到所述儿童的至少一个保持元件的力,授权所述座椅相对于所述座椅产生第二受控位移。
附图说明
本发明的其他特征以及优点将在以下的实施例的描述和附加的图中被更清楚地体现,以下的描述仅仅用于描述目的,而非限制性,附加的图中:
-图1示意性地示出了根据本发明的汽车座椅的实例;
-图2示出了图1中的座椅,该座椅设置有代表儿童的假人,并处于相当于发生事故的碰撞过程中;
-图3示意性地示出了本发明的方法可以应用的三个保持元件(“顶部带”,安全带,ISOFIX夹)
-图4A,4B,4C和4D示意性地示出“顶部带”系统和该“顶部带”预紧的不同实施例:
-图4A:在汽车座椅中采用“顶部”栓带;
-图4B:根据采用烟火发生器和栓带的线性运动的第一实施例,将“顶部带”预紧系统应用到图4A所示的系统中,;
-图4C:根据采用烟火发生器和栓带的旋转运动的第二实施例,将“顶部带”预紧系统应用到图4A所示的系统中;
-图4D:根据采用电机和栓带的转动运动的第三实施例,将“顶部带”预紧系统应用到图4A所示的系统中;
-图5A,5B和5C为汽车座椅的三维视图,尤其展示了在碰撞中的安全带的三个连续形态:
-图5A:标称状态下的安全带;
-图5B:预紧状态下的安全带;
-图5C:释放状态下的安全带;
-图6A和6B示意地示出预紧的安全带的多个实施例;
-图6A:根据采用烟火发生器和栓带的线性运动的第一实施例的安全带预紧系统;
-图6B:根据采用烟火发生器和栓带的转动运动的第二实施例的用于驱动安全带转动的钳口;
-图6C:根据采用电机和栓带的转动运动的第三实施例的用于驱动安全带转动的钳口;
-图7:示出根据本发明的特定实施例用于固定汽车座椅的方法。
具体实施方式
本发明的基本原理
本发明提出通过优化施加到孩子的力和位移来改善安置汽车座椅中的儿童在碰撞的情况下的安全性。为实现上述目的,本发明通过一方面控制汽车座椅相对于车辆的第一位移,另一方面控制儿童相对于座椅的第二位移,来同步控制儿童遭受相对于该儿童所在的车辆的位移。
可以理解的是,位移能够吸收能量。通过组合这两个位移,儿童实质上经受了两个位移之和。如此,上述手段有效地吸收能量。
上述这些位移是通过力限制(或能量消散)装置来控制的。为了有效地对力进行限制,力通过受控的方式来施加。基于这个原因,预先施加预紧力以作用于每个受控的保持元件。
对于儿童来说,不希望这种预紧力过大而带来受伤的危险性。为此,一旦检测到碰撞,控制装置就传送对预紧力的控制,对预紧力的控制即刻起作用。一旦达到预设的阈值(例如作用在儿童胸部的最大力),就会实施对力的限制,换句话说就是消散能量,这允许座椅以及儿童发生受控的位移。
然后,本发明以在位移过程中恒定或几乎恒定的力在固定和位移之间提供折中,以消散能量。
在碰撞处理的开始,预紧力通过起作用来实现位移的增益,然后控制该位移。该位移尤其可以通过授权头部的相同位移而不是被动地反应的座椅来控制,即最终通过减小施加在脖子和胸部的力来控制。
这应当对几个参数起作用(以受控的方式来保持座椅以及保持儿童,以及在适用的情况下在时间上略微偏差)。
在特定的方式中,对力进行限制的具体策略根据一个或多个参数,特别是根据儿童的重量来制定(实际上可以理解,例如,儿童所能承受的最大力依据其体重确定)。在任何情形下,对力的限制被即刻激活。
预紧的操作以及对力进行限制的操作分别通过单独的装置实现(例如用于施加预紧力的烟火装置,例如实施对力进行限制的可变形元件),或者预紧力的操作以及对力进行限制为单独控制的对象,并由控制装置进行传递(例如,在预紧力和对力进行限制均由电机提供时)。
具体实施例
在图1所示的实施例中,汽车座椅1具有由例如塑性材料制成的结构11(该结构11而后由未在图中示出的衬套的覆盖),该结构形成靠背111和底座112。该结构11安装在基座12上,该基座12尤其能够使结构11的倾斜和/或基座使结构11的旋转,以将该结构11调成面向车门以安置儿童的状态。根据本实施例,结构11可制成与基座12一体化或者可与基座12分离。
基座12带有ISOFIX夹子13(在其他实施例中,由于基座与汽车座椅为一体,夹子可以直接安装到结构11上)。这些ISOFIX夹子13具有适用于固定到环的形状,且这些环配置在车辆中,以实现固定ISOFIX夹子的目的。
为在发生碰撞时抵抗座椅向前倾斜,还设置了“顶部”栓带14。和ISOFIX夹子13一样,该栓带的主要特性为标准化的,该栓带从靠背的上部或基座的上部延伸,并该栓带另一端设有挂钩,使该栓带能被固定到车辆上。已有调节该栓带14的有效长度及该栓带足够张力的装置。
最终座椅11设有5点安全带15,其具有胯部支撑153和两个肩部栓带151,152。
ISOFIX夹13和“顶部”栓带14可以有效地固定到车辆,而安全带15可以将儿童有效地固定在座位11中。
尽管如此,当发生严重撞击时,儿童将遭受非常大的力,从而受到严重的伤害。因此,如图2中的实例所示,当发生正面碰撞时,儿童的身体趋向于向前冲出,胸部、颈部和头部则受到非常大的力。
为了克服上述儿童可能受到的伤害,座椅1包括碰撞检测装置,该碰撞检测装置能够以受控的方式改变一个或数个连接到车辆的座椅的保持元件的张力、以及一个或数个连接到座椅的儿童的保持元件的张力。
特别地,预紧力能够被施加到“顶部”栓带14、ISOFIX夹13和/或安全带15,以将儿童保持在座椅内。上述三个元件在图3中详细示出。在本发明的替代实施例中,预紧力可以被施加到其他保持元件,例如,用于将儿童保持在座椅内的前置护体,和/或用于将基座连接到座椅的元件和/或位于车辆地板上的基座的支撑腿。如在下文中会解释到的,同时或按照预定的顺序控制施加到这些元件中的若干元件的张力。
术语预紧力为具有预先确定的值的张力,该预紧力在发生碰撞时施加于保持元件。在减速过程中,该预紧力根据与座椅和/或儿童的自然运动相反的方向施加,座椅和/或儿童的自然运动即为在发生正面碰撞的情况下座椅的倾翻和/或儿童向前冲出。
预紧力在例如发生碰撞后的10毫秒到80毫秒内被触发,紧接着通过受控地释放施加到保持元件的张力来进行第二步,该第二步骤对力进行限制,即能量的耗散,在能量耗散过程中,座椅相对于车辆以受控的方式发生位移以及儿童相对于座椅以受控的方式发生移位。对力进行的限制可以大体上在碰撞后的20毫秒到100毫秒内发生。
由于预紧力通过起作用并因此限制向前的位移以及限制碰撞能量的传递、来以最佳的方式实现将座椅紧固于车辆和/或将儿童保持在座椅内,在发生碰撞时,预紧力的应用可以显著地提高的儿童的安全性。
一旦达到力阈值(阈值可根据具体应用而改变,且尤其根据儿童的体重),对施加到保持元件上的力进行紧接预紧之后的限制能够通过授权伴随座椅和儿童朝向车辆前方(在发生正面碰撞时)的自然移动、以及通过减少突然摇晃的风险,来减慢座椅以及儿童的减速度。
在发生碰撞时,预紧力以及力的释放作用在至少两个分离的保持元件上。尤其地,儿童相对于车辆的位移会被优化,并且儿童相对于车辆的位移结合了座椅的位移以及儿童相对于该座椅的位移。从而,通过预紧力和上述每个保持元件上的力的释放的协同优势,进一步加强儿童的安全性。
预紧力的不同实施例一方面被应用的“顶部”栓带上,另一方面被应用到安全带的栓带上,这些实施例将在下文中详细介绍。对于本领域普通技术人员而言,以下有效的描述是适用于其他未在本申请中描述的保持系统(前置护体,ISOFIX夹等)的修改是显而易见的。
“顶部”栓带的预紧和对“顶部”栓带的力的限制
图4A至4D涉及汽车座椅的“顶部”栓带14。特别的,图4A为当汽车座椅安装在车辆中时,栓带14的安装的简化图。栓带14环绕在汽车座椅的靠背111的上部,且该栓带14通过钩141连接到车辆中用于连接该栓带的接收元件上。在该实施例中,栓带14穿在防返回系统(或阻挡元件)16和座椅靠背111的固定元件113之间的弯道通道中。
防返回系统16特别地用于在座椅的安装过程中调整并保持栓带14的长度和张力。该防返回系统16可以例如具有传统形式的自张紧装置,以使得栓带在其默认位置在单个方向上(张紧)发生位移,并需要释放动作将栓带松开。该防返回系统16可以使“顶部”栓带14在张紧位置被阻挡。
栓带14的另一末端,其为面向固定到车辆的横排长椅的末端,提供有预紧系统,在适用情况下该预紧系统也作为释放系统2。一旦发生事故,设置于座椅的碰撞检测装置激活该预紧系统2,这样预紧力作用到“顶部”栓带14上。已知这些碰撞检测装置的实例尤其可以包括计算器、以及一个或数个加速度计。可替换地,这些信息可以由车辆自身传送或确认。
可以考虑预紧系统2的几个实施例。这些实施例在栓带延伸到防返回系统16后方的部分施加动作,以施加增加栓带的张力的位移。这三个实施例在图4B,4C和4D中示出。
根据第一种方式,烟火发生器能够触发带的预张紧。为此,在这里以活塞22的形式出现的可移动部件,设置在在炸药23作用下的气缸的气缸室21内。炸药23产生的能量传递到活塞22以产生位移,活塞22的自由端直接地或间接地与栓带14形成为一体,该栓带自身因此产生若干毫米或若干厘米的位移,从而施加所需的预紧力。
第一个实施例在图4B中示出。栓带14邻近座椅1的座椅靠背处的部分与活塞22的自由端成一体。当根据预定的条件(超过一个或数个阈值和/或考虑适当的条件)检测到碰撞情况时,触发信号通过信号线24传递,该触发信号触发炸药23的爆炸从而使活塞22在炸药爆炸的作用下朝向气缸室21的顶部移位(箭头A)。活塞22驱动“顶部”栓带14(箭头B)从而向该栓带14施加预紧力。
第二个实施例在图4C中示出,其中的栓带通过旋转运动来延伸。在这个替代的实施例中,活塞22的自由端通过与齿形轴26啮合的齿条25来延伸,或者活塞22的自由端作用于与齿形轴26啮合的齿条25。在炸药23的爆炸作用下,活塞22在气缸室21内产生位位移(箭头c),引起齿条25的产生相似的位移。然后,齿形轴26被驱动转动(箭头D)。固定到轴上的栓带14的末端因此在轴转动运动的过程中缠绕在轴(箭头B)上。从而,预紧力被施加到栓带14上。
为了施加所需的位移且在足够的时间段内保持预紧力,需要烟火发生器具有合适的触发时间和执行速度的特性。
根据另一种方式,烟火发生器由电机替代。第三实施例由此在图4D中示出,其中在电机29的驱动下,栓带14也是遵循转动运动。如在图6B中所示出的方式,该电机29驱动轴27,且带14的末端固定绕着该轴。当电机29接收来自电缆28的信息而被激发启动,该电机驱动轴27转动(箭头D)并由此驱动栓带14旋转(箭头B),以向栓带14施加预紧力。
在所有这些实施例中,当发生碰撞时,“顶部”栓带14的预紧力能够更牢固的将座椅1固定到车辆的横排长座上。汽车座椅的靠背(未示出)因此趋向于更靠近其所固定到的车辆的横排长座。这样就使传递到座椅的碰撞能量受到限制。此外,该预紧力能够补偿在座椅安装过程中产生的任何不正确的“顶部栓”带的张紧。
在这些实施例中,在施加预张力之后对顶部栓带上的力的限制,授权汽车座椅受控地位移(汽车座椅的移动伴随碰撞产生的运动)。在采用活塞的情况下(图4B和图4C),活塞22能够自然返回到气缸室21内,爆炸产生的压力会逐渐地减小。在采用电机的情况下(图4D),释放可以通过使电机换向旋转来产生。
使用可变形元件能够实现对力的限制,例如在出现超过预定阈值的力的情况下可以通过变形来延伸的金属部件,或者选择具有延伸程度受控的栓带、螺纹和织物,从而在出现超过预定阈值的力的情况下,该栓带能够逐渐地延伸且不至于被撕裂。
安全带的栓带的预紧和释放
图5A至5C以及6A至6C示出用于控制和释放将儿童保持在汽车座椅1内的安全带15的预紧力的方法。
图5A,5B,5C示出在碰撞过程中5点安全带的连续结构变化。安全带15特别包括两个肩部栓带151,152,且两肩部栓带的上端连接到靠背111的上部。肩部栓带151,152的长度和张力在安置儿童的时候被调整。
在碰撞发生时,安全带15从标称的状态(图5A)发生改变,以采取预紧状态(图5B),在该预紧状态中,肩部栓带151,152到达更靠近靠背的位置,从而使儿童(未示出)返回并保持抵靠在座椅上。肩部栓带151,152的预紧力在释放前维持预定的时间(几毫秒或几十毫秒),以提供对力的限制,从而安全带15伴随儿童向车辆前方的运动而不产生摇晃。图5C示出安全带15在释放状态下的配置。
图6A示出用于将安全带15保持在汽车座椅内的实施例。安全带15的肩部栓带151,152分别以单线简单示出。肩部栓带151,152的有效部分示出在图的左侧,该有效部分能够将儿童保持在座椅内。
座椅在安全带15的通道上、并位于儿童和防返回系统16之间配置有预紧系统2,例如,能够在其默认的位置使肩部栓带151,152在单独方向上(即张紧方向)调整、并且需要释放动作以便将栓带松开的传统的自张紧系统。该系统可以将安全带15的肩部栓带151,152阻挡在张紧配置中。
再次,可以考虑预紧系统的多种实施例。这些实施例提供施加于肩部栓带在座椅1内延伸的、并位于防返回系统16之前的部分上的动作,以使肩部栓带的这些部分产生可以提高它们的张力的位移。
根据第一实施例,如图6A中所示出的那样,肩部栓带151,152(或将两个肩部栓带连接起来的单独的栓带)的沿着靠背固定元件61,62和活塞22可动的末端63之间沿着弯道通道延伸进入汽车座椅内。
在碰撞过程中,触发信号通过烟火信号线24被传送,从而使炸药23产生爆炸,该爆炸引起活塞22和其可动的末端63的位移,该位移朝向气缸的气缸室21的基座。末端63对肩部栓带151,152(或栓带)施加压力,使肩部栓带151,152(或栓带)产生几毫米或厘米的向下的线性位移(箭头E),从而在弯道内的通道延伸。
活塞22的自由末端63可以连接到推动元件,或与肩部栓带151,152直接地或间接的一体化构成。
再次,烟火发生器根据所需的位移以及所需张力的持续时间来选择。
根据第二实施例,烟火发生器产生的能量用于使肩部栓带151,152产生围绕齿形轴的转动运动(这个系统类似于图4C中示出的用于顶部栓带14的系统)。图6B更精准地示出连接到齿形轴4的叉31,根据该第二实施例,叉31能够将栓带缠绕在该叉上和/或将栓带从该叉上松开,以实现张紧和/或放松这些带。为了这个目的,置于例如活塞的末端的齿条(未示出)与齿形轴4相啮合。
最后,在第三实施例中,栓带151,152的转动运动由电机3驱动缠绕系统的转动来产生(再次,如图6c中所示出的,可以使用钳口31)。
在所有的这些实施例中,当碰撞发生时,安全带15的栓带151,152的预紧力能够将儿童的后背更有力地推靠到座椅1的靠背111上。由此减速度能量被传递到座椅1上而不是传递到儿童上。进一步地,该预紧力能够补偿在座椅安装过程中产生的任何不正确的安全带15的肩部栓带151,152的张紧。
在这些实施例中,安全带肩部栓带151,152的释放发生在预紧力持续时间段的结尾,安全带肩部栓带151,152的释放授权汽车座椅受控地位移(汽车座椅的运动伴随碰撞所产生的运动)。在第一和第二实施例中(图6A和6B)中,活塞能够自然地返回到活塞腔内,炸药产生的压力会逐渐减小。在采用电机的情况下(图6C),对力的限制可以通过电机的换向旋转来实现。
还可以通过可变形元件实现对力的限制,例如,在出现超过预定阈值的力的情况下可以通过变形来延伸的金属部件,或者选择具有延伸程度受控的栓带、螺纹和织物,从而在出现超过预定阈值的力的情况下,该栓带能够逐渐地延伸且不至于被撕裂。
ISOFIX夹受控地位移
在“顶部”栓带14和/或安全带肩部栓带151,152被释放同时(或以时间略微偏差的方式)特别是以受控的位移的方式对力进行的限制,能够被施加到顶部栓带和/或安全带肩部栓带上,对力的限制也可以被施加到ISOFIX夹上,例如使用烟火发生器和/或保险元件,该烟火发生器允许这些夹的支撑的延伸,该保险元件能够溃缩和延伸(或能够允许夹的支撑的延伸)。
预紧力和/或对力进行限制的组合
相比标准的紧固系统,预紧力的施加以及每个紧固系统(顶部带,ISOFIX夹,安全带)的释放,能够分别地起到显著提高儿童安全性的作用。
此外,本发明还提出了这些各种系统的预紧力/对力的限制的智能同步,以产生协同效应,该协同效应甚至进一步增加儿童在碰撞的情况下的舒适性和安全性。如此,汽车座椅的位移被精确地控制以及儿童的位移因而被精确地控制,同时还限制施加到身体的力(根据例如虚拟计算的生物力学的值)。
生物力学的值是遭受压力的身体的机械性质,例如在减速期间儿童头部的偏离必须保持在处于控制之下。
本申请人通过大量的测试证明、当组合例如顶部带和安全带时,本发明可替代的实施例所提出的协同效应具有实质性的效果。由此,根据这些测试(带有特定的座椅和假人),可以观察到,仅施加于顶部带的作用就能够允许儿童头部的位移增加大约1%。同样地,仅施加于安全带的作用也能够允许儿童头部的位移增加1%。另一方面,组合预紧力/顶部带和安全带的释放可能给儿童头部的位移增加大约10%。由于这些数值仅考虑一种类型的假人和汽车座椅,因而这些数值是指导值,不过这些数值清楚地显示出组合的惊人效果。
顶部带的作用和ISOFIX夹的作用的组合也产生位移和运动学,该位移和运动学比两个紧固系统中的单独一个紧固系统的作用所起到的效果更佳,每一个上述的系统配置在汽车座椅的靠背的一个末端(顶部带布置在顶端,ISOFIX夹布置在底端)。
触发时间的操控也可以适当改变。预紧力的触发可以同时发生或稍微偏差一段时间发生,以首先作用于顶部带,然后在几毫妙后作用于安全带。同样地,对力的各种限制能够同时或连续发生。
在一些实施例中,根据碰撞的条件和/或儿童的特征(体重,身高等)的条件,这些触发时间也可以根据具体个案情况进行调整。特别地,控制装置可以计算触发时刻和/或在预紧阶段期间施加的最大力,并因此计算对力的限制的触发时刻。
固定汽车座椅的方法
本发明还涉及一种用于固定儿童汽车座椅的方法,该儿童汽车座椅特别包括5点安全带,该5点安全带实施在前面段落中所描述的方法。
该法包括在图7的实施例中示出的三个主要步骤。
首选,步骤71根据一项或多项已有的技术来检测碰撞是否大于预定阈值。如果检测到碰撞大于预定阈值,即生成至少一个控制信号,以触发一个或多个预紧和/或释放动作。在描述的实施例中,生成的控制信号为二进制触发信号,但控制信号也可以提供多个和/或可变信号,以把特殊情况(碰撞和/或儿童的特殊情况)考虑在内。该信号也可以控制其他安全元件,例如对气囊的触发。
该命令导致步骤72,该步骤将一个或多个座椅的保持元件相对于车辆以及将一个或多个将儿童保持在座椅内的保持元件预先张紧,此处座椅的保持元件具体为顶部栓带721,此处将儿童保持在座椅内的保持元件为安全带722。如在上文示出的那样,该种预紧所需的预紧力尤其可以由烟火发生器或电机提供。每个预紧力的触发时刻和持续时间可以控制在根据例如上文中所描述的那些范围内。
接下来,当达到最大的力时,即在不仅不维持预紧力还很快释放预紧力时,实施步骤73对力进行限制;例如在上文中所提到的持续时间的范围内时实施该步骤。可以(例如通过电机)控制对力的限制或者由刚性元件的变形或者控制栓带的延伸来提供对力的限制。
在示出的实施例中,对力进行的限制相继地(仅仅在几毫秒的时间内)施加到顶部栓带731,安全带732和ISOFIX夹733上。

Claims (9)

1.一种儿童汽车座椅,包括碰撞检测装置,其特征在于包括:
-第一预紧装置,用于向所述座椅的至少一个保持元件施加预设的预紧力;
-第二预紧装置,用于向所述儿童的至少一个保持元件施加预设的预紧力;
-第一力限制装置,其安装在所述座椅的至少一个保持元件上,允许所述座椅相对于安装该座椅的车辆产生第一受控位移;
-第二力限制装置,其安装在所述儿童的至少一个保持元件上,允许所述座椅相对于所述座椅产生第二受控位移,
所述第一和第二预紧装置由命令激活,该命令由碰撞检测装置提供给控制装置来传递,一旦所述座椅或儿童独自达到预设的最大力,所述第一和第二力限制装置即被激活,
所述第一和第二位移相组合,以使儿童根据位移的组合相对于车辆产生位移;
将预紧而后对力进行限制应用于座椅的几个保持元件上;
所述座椅的保持元件属于以下的组,该组包括:
-栓带,用于将所述座椅的靠背的上部固定到设置在车辆内并用于固定该栓带的固定点;
-夹子,用于紧固到车辆内用于固定该夹子的环;
-所述座椅或基座的支撑腿,其设置在所述座椅或基座上;
-连接装置,其连接基座和所述座椅。
2.如权利要求1所述的座椅,其特征在于所述儿童保持元件属于以下的组,该组包括:
-用于保持儿童的安全带;
-用于保持儿童的前置护体。
3.如权利要求1或2所述的汽车座椅,其特征在于所述第一和/或第二预紧装置在碰撞发生后的10毫秒到80毫秒之间被触发。
4.如权利要求3所述的汽车座椅,其特征在于所述第一和/或第二力限制装置在碰撞发生后的20毫秒到100毫秒之间被触发。
5.如权利要求4所述的汽车座椅,其特征在于所述第一和/或第二预紧装置包括电机和/或烟火发生器。
6.如权利要求5权利要求所述的汽车座椅,其特征在于所述第一和/或第二力限制装置包括电机,延伸程度受控的栓带和/可物理变形的元件。
7.如权利要求6权利要求所述的汽车座椅,其特征在于,所述儿童保持装置包括安全带,所述座椅保持装置包括夹子和/或栓带,其中栓带用于将所述座椅的靠背的上部固定到设置在车辆内并用于固定该栓带的固定点,夹子用于固定到设置在车辆上并用于紧固该夹子的环。
8.如权利要求7所述的汽车座椅,其特征在于所述控制装置同时或按时间顺序来驱动所述力限制装置。
9.一种固定如权利要求1所述儿童汽车座椅的方法,其特征在于,包括以下步骤:
-检测到碰撞大于预定阈值;
-将碰撞检测信息传送到控制装置;
-根据所述控制装置传递的命令,向所述座椅的至少一个保持元件以及所述儿童的至少一个保持元件上施加预定的临时预紧力;
-限制施加到所述座椅的至少一个保持元件的力,授权所述座椅相对于安装该座椅的车辆产生第一受控位移;
-限制施加到所述儿童的至少一个保持元件的力,授权所述座椅相对于所述座椅产生第二受控位移。
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