CN110789554A - 具有铰链解锁机构的安全座椅 - Google Patents

Abstract

一种运载工具的安全座椅，其特征在于，在其靠背与支撑底架之间设有铰接解锁机构，其中，把靠背分解为依次在前表面铰接的三段，即带头部缓冲吸能保护器的上端、中间段和下端，三段之间拉簧相互联接。上端和中间段之间在后表面或内部设置相互连接的拉簧，中间段和下端之间在后表面或内部设置相互连接的拉簧。或者，在上端和下端之间在后表面或内部设置相互连接的拉簧。在正常运行工况下，靠背处于正常的姿态。当发生碰撞事故或运载工具急剧减速时，前排靠背绕各段的铰轴向前折叠，而且拉簧的拉力限制靠背停止继续向前旋转。根据本发明，在车辆没有紧急制动时，椅背不会前倾，安全性好；而在车辆紧急制动时，椅背前倾非常灵敏，可靠性高。

Description

具有铰链解锁机构的安全座椅

本申请是分案申请，原申请号是201711077599.9；原申请日是2017年11月6日；原发明名称是《运载工具的安全座椅及其设计方法》。母案中包含多种不具有单一性的安全座椅技术方案。本分案申请的唯一发明人是张乐乐教授。

技术领域

本发明涉及一种运载工具的安全座椅，特别是涉及一种能提高乘员耐撞性的保护座椅，即高速铁路列车、高速公路大巴、小汽车、飞机、轮船等乘客运载工具的防冲撞座椅，其在所述运载工具突然减速时可减轻甚至避免乘客受到前排座椅的碰撞伤害。

背景技术

CN102069738A公开了一种公交车的安全座椅，其在椅背和椅座之间以弹性阻尼件连接，并且公开了该弹性阻尼件为扭簧或液压阻尼缸，但不是惯性解锁装置。因此，在车辆没有紧急制动时，椅背也可以发生前倾；而在车辆紧急制动时，椅背的前倾并不灵敏。

CN2694049Y公开了一种曲面蛇形弹簧，也不涉及惯性解锁装置。不能实现如下功能，即：在车辆没有紧急制动时，椅背不会前倾，安全性好；而在车辆紧急制动时，椅背前倾非常灵敏，可靠性高。

高速列车在突然减速例如在发生碰撞事故时，将给乘员带来较大的伤害。在列车碰撞事故中，一次碰撞、二次碰撞是造成乘员伤亡的主要原因。尤其是，当列车发生正面碰撞事故时，在惯性力作用下，在列车碰撞的瞬间，乘员会以一定的速度撞到前排座椅的靠背上。由于现有技术的座椅的靠背为刚性结构，所以，头部、颈部、胸部以及腿部均引起较严重损伤，甚至致命，所以，座椅的吸能缓冲装置对乘员免受二次碰撞损伤有较大的保护作用。

现有技术中，高速列车刚性结构的座椅主要起支撑作用，赋予乘客的耐撞性较低，且不具备碰撞缓冲吸能作用，当列车发生碰撞事故时，乘员由于惯性作用撞到前排座椅的靠背表面时，类似于刚性碰撞，从而引起乘员较严重的损伤，所以，现有高速列车座椅对乘员的碰撞损伤保护较弱，乘员在碰撞事故中损伤严重。

长期以来，本领域的技术人员已经形成了一种思维惯性和技术偏见，认为车辆、飞机、船舶上的座椅就应该是现在的结构，没有人想到这种座椅还能蕴含着什么重大发明创造。靠背可以后倾已经被广泛接受了，然而，从来没有人考虑在特定工况下是否也应该允许靠背前倾，更没有人考虑什么样的技术方案可以实现安全座椅的目标。

迄今为止，市场上缺乏一种高速运载工具的安全座椅。而突破传统的思维惯性以及克服传统技术的偏见，特别是对传统的司空见惯的产品进行更新换代地升级改造，都需要付出巨大的创造性劳动。以往也出现过小汽车后排乘员甚至是名人、首长在冲撞前排座椅时受重伤的新闻报道。特别是，随着高铁的普及与发展，市场上越来越迫切地需要这种高速列车的安全座椅。

发明内容

本发明的目的是提供一种运载工具的安全座椅，其在所述运载工具突然减速时可减轻甚至避免乘客受到前排座椅的碰撞伤害。

为此，根据本发明的一个方面，提供了一种运载工具的安全座椅，座椅的支撑腿的下端安装在运载工具的地板上，而顶端连接着支撑底架；该支撑底架上安装坐垫，底架的左右两侧或左、中、右三处安装扶手支架；该扶手支架支撑并且连接着靠背，该靠背通过扶手支架与底架连接，靠背两侧的支撑梁底部与扶手通过销轴连接，其特征在于，在靠背与底架之间设有靠背可控前倾缓冲吸能装置。

优选地，靠背支撑梁底端设置使靠背以固定销轴为轴心转动的铰链，所述靠背前倾缓冲吸能装置设置在该铰链的下部，所述靠背前倾缓冲吸能装置的一端与靠背支撑梁连接，另一端与底架连接。

优选地，所述运载工具为高速铁路列车、高速动车组、高速公路大巴、小汽车、公务车、飞机、轮船、游船或邮轮。

优选地，在靠背的上部还设有头部缓冲吸能装置。

优选地，改变现有技术的座椅靠背的上端后表面的刚性结构，中间设置蛇形弹簧，背部覆盖泡沫材料，前面覆盖靠垫。

优选地，所述靠背可控前倾缓冲吸能装置设置在支撑梁底部、支撑架下方或扶手的上方。

优选地，所述靠背可控前倾缓冲吸能装置为弹簧装置、液压缸阻尼装置、惯性解锁装置、和/或铰链装置。

优选地，在靠背上设置拉簧的固定端，在座椅上设置拉簧的固定端。

优选地，液压缸的活塞杆铰接在靠背上，在座椅上设置吊锤，该吊锤悬置线与开关阀的拉栓相连接。

优选地，在靠背上设置一钩插，在座椅上设置一水平槽，该水平槽面向靠背钩插的一端设有可插入所述钩插的钩齿，钩插的底面与钩齿的底面在同一水平面上，但都略低于所述水平槽所在的平面，钩齿与钩插共同含着一滚珠或滚柱。

优选地，在靠背和座椅之间设置一带中间铰轴的斜撑，所述中间铰轴也与吊锤铰接，吊锤的悬置线在邻近所述中间铰轴处与一固定铰连接，所述斜撑与靠背和座椅构成三角形。

优选地，靠背包括依次在前表面铰接的带头部缓冲吸能保护器的上端、中间段和下端；上端和中间段之间在后表面或内部设置相互连接的拉簧，中间段和下端之间在后表面或内部设置相互连接的拉簧，或者，在上端和下端之间在后表面或内部设置相互连接的拉簧。

根据本发明的另外一个方面，提供了一种运载工具的安全座椅的设计方法，其特征在于，使得当乘员撞击到前排靠背产生的力矩高于设定的临界力矩值时，靠背可绕固定销轴向前旋转，吸收部分碰撞能量，从而保护后排乘员免受或减轻损伤；同时，防止靠背过度向前旋转，避免发生二次碰撞，从而保护前排乘员免受或减轻损伤。

优选地，在正常运行工况下，拉簧使得靠背处于正常的姿态，在该弹簧的拉力作用下，靠背不会前倾，但当后排乘员撞击到前排靠背的上部产生的力矩将高于拉簧的临界力矩值时，使前排靠背绕固定销轴前倾，设定好弹簧的弹性系数等参数。

优选地，在正常运行工况下，液压缸的油路不流动，使得靠背处于正常的姿态，在液压缸的牵制作用下，靠背不会前倾，但当发生碰撞事故时，吊锤向前摆动，使得拉栓处于开关阀的打开位置，后排乘员撞击到前排靠背的上部产生的力矩使得液压缸的油路从运行方向的后方转移至前方，使前排靠背绕固定销轴前倾，并且拉长活塞杆，设定好活塞杆的行程等参数。

优选地，在正常运行工况下，钩齿与钩插无法相互脱离，从而使得靠背处于正常的姿态，在滚柱或滚珠的阻挡下，靠背不会前倾，但当发生碰撞事故时，滚珠或滚柱在惯性作用下离开钩齿与钩插，进入水平槽内，这样，钩齿与钩插相互脱离约束，后排乘员撞击到前排靠背的上部产生的力矩使得前排靠背绕固定销轴前倾，设定好钩插的摆动角度等参数。

优选地，在正常运行工况下，三角形稳定性使得靠背处于正常的姿态，但当发生碰撞事故时，吊锤突然向前摆动，在杠杆力的作用下，吊锤拨动所述中间铰轴，使得所述中间铰轴离开斜撑所在的直线，破坏三角形的稳定性，后排乘员撞击到前排靠背的上部产生的力矩使得前排靠背绕固定销轴前倾，设定止定销的位置等参数。

优选地，在正常运行工况下，靠背的上端和中间段之间的相邻表面、中间段和下端之间的相邻表面在靠背的后表面和位于前表面之间的铰轴之间相互密贴，相互之间有拉簧相互联系，使得靠背处于正常的姿态，但当发生碰撞事故时，后排乘员撞击到前排靠背的上部产生的力矩使得前排靠背绕各段的铰轴向前折叠，设定拉簧的弹性系数等参数。

根据本发明的运载工具的安全座椅，在所述运载工具突然减速时可减轻甚至避免乘客受到前排座椅的碰撞伤害。

根据本发明，座椅的靠背设有缓冲吸能结构，靠背前后的倾斜角度可控制在合理范围，使乘员受到保护免受损伤，靠背的上端也可进一步设置缓冲吸能结构，对头部保护针对性强，因此，通过简单易行的结构，产生了预料不到的有益技术效果，实现了安全座椅的理想功能。在国际上尚未见到关于同类产品的报道。

本发明突破了传统的思维惯性，克服了传统技术的偏见，对传统的司空见惯的产品进行了更新换代式的升级改造，提出了允许靠背可控前倾的安全座椅，不仅具有经济效益，而且具有社会效益。

附图说明

图1为根据现有技术的座椅结构示意图。

图2为根据本发明一个实施例的安全座椅结构示意图。

图3A和3B为根据本发明另外一个实施例的安全座椅结构原理示意图。

图4A和4B为根据本发明又一个实施例的安全座椅结构原理示意图。

图5A和5B为根据本发明再一个实施例的安全座椅结构原理示意图。

图6A和6B为根据本发明进一步的实施例的安全座椅结构原理示意图。

图7A和7B为根据本发明再进一步的实施例的安全座椅结构原理示意图。

具体实施方式

如图1-2所示，座椅的支撑腿4的下端安装在高速列车地板上，而顶端连接底架5；该底架5主要起到支撑作用，底架上部为坐垫7。底架5的左、中、右三处安装扶手支架3；该扶手支架3既有对靠背2的支撑作用，同时也起到对靠背2的连接作用，该靠背2通过扶手支架3与底架5连接，靠背2两侧的支撑梁底部与扶手支架3通过销轴连接，可以实现以销轴为轴心向后的倾斜调整。

在根据本发明的安全座椅的一个实施例中，在靠背2的支撑梁底部与底架5之间连接有弹簧缓冲吸能装置6，靠背2的上部设有头部缓冲吸能装置1，其有效保护乘员在撞击中免受损伤。

在如图1所示的现有技术的座椅结构中，不具备缓冲吸能装置1、6，所以在碰撞事故中，后排乘员由于惯性作用撞到前排靠背上之后会引起较严重的损伤。由于靠背2只能向后倾斜，不可向前倾斜，所以碰撞事故中靠背2向后倾斜角度越大，对后排乘员的损伤保护越不利。

在如图2所示的本发明的实施例中，通过靠背缓冲吸能装置6，可降低列车碰撞事故中乘员撞击前排座椅靠背时引起的损伤。靠背支撑梁底端设置转动铰链，靠背能以固定销轴为轴心转动，在铰链下部安装弹簧缓冲吸能装置6，该装置6的一端与靠背支撑梁连接，另一端与底架5连接。当发生碰撞事故时，乘员撞击到前排靠背产生的力矩高于设定的临界力矩值时，靠背2即可绕固定销轴沿着箭头F所示的方向向前旋转，弹簧缓冲吸能装置6会吸收部分碰撞能量，从而起到保护后排乘员的目的。

根据本发明，既要降低后排乘员的损伤，同时也需考虑前排乘员的损伤，避免出现在事故中由于靠背2过度向前旋转，从而引起后排乘员撞击到前排乘员的二次碰撞事故，或者前排靠背2过度前倾致使后排乘员飞出座椅与其他内饰结构发生碰撞事故，所以，在进一步的实施例中，在靠背支撑梁的底部增加了限位锁止机构，当靠背2前倾到一定角度时，限位锁止机构开始介入，将靠背2锁死，避免发生二次碰撞，从而达到保护前排乘员的目的。

在本发明的一个实施例中，缓冲吸能装置6本身为弹簧，在正常运行工况下，缓冲吸能装置6在该弹簧的拉力作用下，靠背2不会前倾。但当发生碰撞事故时，乘员撞击到前排靠背产生的力矩将高于设定的临界力矩值，使前排靠背2绕固定销轴前倾；而前倾幅度越大，弹簧的拉力也却大，在乘员撞击前排靠背所产生的力矩等于弹簧拉力所产生的力矩值时，靠背2即停止继续向前旋转，因此，通过设定好弹簧的参数，既能够保护后排乘员，也能够保护前排乘员。

根据现有技术的座椅靠背的上端为刚性结构，在碰撞事故中，后排乘员的头部易与前排座椅靠背的上端发生碰撞而引起损伤，且严重时可能致命。为了能够很好地避免后排乘员的头部在碰撞事故中因撞击引起的损伤，所以优选地在靠背支撑梁上部装有头部缓冲吸能装置1，背部覆盖泡沫材料，中间为蛇形弹簧连接，前面覆盖靠垫8，较有针对性地吸收头部撞击的能量，从而达到保护后排乘员头部免受撞击损伤的目的。

如图3A所示，根据本发明另外一个实施例，在靠背2上设置拉簧13的固定端11，在底架5上设置拉簧13的固定端12，在正常运行工况下，拉簧13使得靠背2处于正常的姿态，在该弹簧13的拉力作用下，靠背2不会前倾。但当发生碰撞事故时，如图3B所示，后排乘员撞击到前排靠背2的上部1产生的力矩将高于拉簧13的临界力矩值时，使前排靠背2绕固定销轴前倾，并且拉长拉簧13；而前倾幅度越大，弹簧13的拉力也却大，在乘员撞击前排靠背所产生的力矩等于弹簧13的拉力所产生的力矩值时，靠背2即停止继续向前旋转，因此，通过设定好弹簧13的弹性系数等参数，既能够保护后排乘员，也能够保护前排乘员。

如图4A所示，根据本发明又一个实施例，液压缸的活塞杆铰接在靠背2上，在底架5上设置吊锤，该吊锤悬置线与开关阀的拉栓相连接，在正常运行工况下，液压缸的油路不流动，使得靠背2处于正常的姿态，在液压缸的牵制作用下，靠背2不会前倾。但当发生碰撞事故时，如图4B所示，吊锤向前摆动，使得拉栓处于开关阀的打开位置，后排乘员撞击到前排靠背2的上部1产生的力矩使得液压缸的油路从运行方向的后方转移至前方，使前排靠背2绕固定销轴前倾，并且拉长活塞杆；而前倾幅度越大，活塞杆的行程可限制靠背2停止继续向前旋转，因此，通过设定好活塞杆的行程等参数，既能够保护后排乘员，也能够保护前排乘员。

如图5A所示，根据本发明再一个实施例，在靠背2上设置一钩插，在底架5上设置一水平槽，该水平槽面向靠背钩插的一端设有可插入所述钩插的钩齿，钩插的底面与钩齿的底面在同一水平面上，但都略低于所述水平槽所在的平面。在正常运行工况下，钩齿与钩插共同含着一滚珠或滚柱，使得钩齿与钩插无法相互脱离，从而使得靠背2处于正常的姿态，在滚柱或滚珠的阻挡下，靠背2不会前倾。但当发生碰撞事故时，如图5B所示，滚珠或滚柱在惯性作用下离开钩齿与钩插，进入水平槽内，这样，钩齿与钩插相互脱离约束，后排乘员撞击到前排靠背2的上部1产生的力矩使得前排靠背2绕固定销轴前倾，而且容易采取各种措施限制靠背2停止继续向前旋转，因此，通过设定好钩插的摆动角度等参数，既能够保护后排乘员，也能够保护前排乘员。

如图6A所示，根据本发明进一步的实施例，在靠背2和底架5之间设置一带中间铰轴的斜撑，所述中间铰轴也与吊锤铰接，吊锤的悬置线在邻近所述中间铰轴处与一固定铰连接。在正常运行工况下，靠背2和底架5之间具有三角形稳定性，从而使得靠背2处于正常的姿态。但当发生碰撞事故时，如图6B所示，吊锤突然向前摆动，在杠杆力的作用下，吊锤拨动所述中间铰轴，使得所述中间铰轴离开斜撑所在的直线，破坏了三角形的稳定性，后排乘员撞击到前排靠背2的上部1产生的力矩使得前排靠背2绕固定销轴前倾，而且容易采取各种措施，例如在适当的位置上设置止定销，限制靠背2停止继续向前旋转，因此，通过设定止定销的位置等参数，既能够保护后排乘员，也能够保护前排乘员。

如图7A所示，根据本发明再进一步的实施例，把靠背2分解为依次在前表面铰接的三段，即带头部缓冲吸能保护器的上端1、中间段21和下端22。上端1和中间段21之间在后表面或内部设置相互连接的拉簧，中间段21和下端22之间在后表面或内部设置相互连接的拉簧，或者，在上端1和下端22之间在后表面或内部设置相互连接的拉簧。在正常运行工况下，靠背2的上端1和中间段21之间的相邻表面、中间段21和下端22之间的相邻表面在靠背的后表面和位于前表面之间的铰轴之间相互密贴，相互之间有拉簧相互联系，使得靠背2处于正常的姿态。但当发生碰撞事故时，如图7B所示，后排乘员撞击到前排靠背2的上部1产生的力矩使得前排靠背2绕各段的铰轴向前折叠，而且拉簧的拉力限制靠背2停止继续向前旋转，因此，通过设定拉簧的弹性系数等参数，既能够保护后排乘员，也能够保护前排乘员。

通过以上对多个实施例的详细说明，发明人广泛、深入而且细致地公开了自己的发明构思，在本发明的启发下，本领域的技术人员仍然能够进行进一步的补充、完善、改进、替换、修改等等。然而，这样做都将落入所附权利要求书所限定的专利保护范围。

Claims (8)

1.一种运载工具的安全座椅，其特征在于，在其靠背与支撑底架之间设有铰接解锁机构，其中，把靠背分解为依次在前表面铰接的三段，即带头部缓冲吸能保护器的上端、中间段和下端，三段之间拉簧相互联接。

2.如权利要求1所述的安全座椅，其特征在于，上端和中间段之间在后表面或内部设置相互连接的拉簧，中间段和下端之间在后表面或内部设置相互连接的拉簧。

3.如权利要求1所述的安全座椅，其特征在于，在上端和下端之间在后表面或内部设置相互连接的拉簧。

4.如权利要求3所述的安全座椅，其特征在于，在正常运行工况下，靠背的上端和中间段之间的相邻表面、中间段和下端之间的相邻表面在靠背的后表面和位于前表面之间的铰轴之间相互密贴，相互之间有拉簧相互联系，使得靠背处于正常的姿态。

5.如权利要求4所述的安全座椅，其特征在于，当发生碰撞事故或运载工具急剧减速时，后排乘员撞击到前排靠背的上部产生的力矩使得前排靠背绕各段的铰轴向前折叠，而且拉簧的拉力限制靠背停止继续向前旋转。

6.如权利要求5所述的安全座椅，其特征在于，通过设定拉簧的弹性系数等参数，既能够保护后排乘员，也能够保护前排乘员。

7.如权利要求1所述的安全座椅，其特征在于，以靠背前倾缓冲吸能装置替代铰链解锁机构。

8.如权利要求1所述的安全座椅，其特征在于，所述运载工具为高速铁路列车、高速公路大巴、小汽车、公务车、飞机、轮船、游船或邮轮。

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