CN116691585A - 一种平躺工况的正面碰撞乘员保护装置、车辆和方法 - Google Patents

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Abstract

本发明属于汽车技术领域，具体的说是一种平躺工况的正面碰撞乘员保护装置、车辆和方法。包括零重力座椅靠背、连接枢转机构、辅助联动连杆装置、脚托机构、主联动连杆装置和坐垫骨架；所述脚托机构通过主联动连杆装置与辅助联动连杆装置的一端和坐垫骨架枢转连接；所述零重力座椅靠背通过连接枢转机构和坐垫骨架连接；所述辅助联动连杆装置的另一端与零重力座椅靠背连接。本发明使乘员在乘坐配置零重力座椅车辆发生正面碰撞后，阻止乘员与座椅靠背发生相对滑移，达到减少乘员在碰撞时受到伤害的目的，另外，还可以解决在发生碰撞后由于车辆断电，电动归位零重力座椅及腿托无法同时协调复位造成的乘员二次损伤问题。

Description

一种平躺工况的正面碰撞乘员保护装置、车辆和方法
技术领域
本发明属于汽车技术领域，具体的说是一种平躺工况的正面碰撞乘员保护装置、车辆和方法。
背景技术
随着人们生活水平的提高，汽车舒适性，特别是座椅舒适性越来越受到汽车厂商的重视。在这样的形势下，零重力座椅应运而生。零重力座椅灵感来源于NASA的零重力环境下宇航员中性身体姿势(NBP)研究，其形态能够最大限度的减少身体抵抗重力的需求，使得人体处于放松状态，增加乘员的乘坐舒适性。现有零重力坐姿下的乘员保护仍采用传统的三点式安全带和安全气囊。在零重力坐姿下传统安全带对在车辆前进方向上的约束力较弱，遇到碰撞或急刹时，乘员易与座椅发生相对滑动；而传统气囊安装位置远离乘员头部和胸部，难以对乘员头部及胸部形成有效保护，存在较大的安全隐患。
发明内容
本发明提供了一种平躺工况的正面碰撞乘员保护装置、车辆和方法，使乘员在乘坐配置零重力座椅车辆发生正面碰撞后，阻止乘员与座椅靠背发生相对滑移，达到减少乘员在碰撞时受到伤害的目的，另外，还可以解决在发生碰撞后由于车辆断电，电动归位零重力座椅及腿托无法同时协调复位造成的乘员二次损伤问题。
本发明技术方案结合附图说明如下：
第一方面，本发明提供了一种平躺工况的正面碰撞乘员保护装置，包括零重力座椅靠背1、连接枢转机构2、辅助联动连杆装置3、脚托机构4、主联动连杆装置5和坐垫骨架6；
所述脚托机构4通过主联动连杆装置5与辅助联动连杆装置3的一端和坐垫骨架6枢转连接；所述零重力座椅靠背1通过连接枢转机构2和坐垫骨架6连接；所述辅助联动连杆装置3的另一端与零重力座椅靠背1连接。
进一步的，所述主联动连杆装置5通过固定于坐垫骨架6的枢转点限定了主联动连杆装置5轴线，并通过连接杠杆联动连接了脚托机构4和零重力座椅靠背1。
进一步的，所述辅助联动连杆装置3通过调整形状实现当零重力座椅处于平躺状态时，零重力座椅靠背1、坐垫骨架6和脚托机构4处于同一水平面。
进一步的，所述脚托机构4包括脚托座、止动限位件401、止动压溃装置402、脚托腿部踏板403、安全气囊盒404和脚部止动安全气囊405；所述止动限位装置401与脚托座固定连接；所述脚部止动安全气囊405通过安全气囊盒404与脚托腿部踏板403连接；所述止动压溃装置402的两端与止动限位件401和脚托腿部踏板403固定连接。
进一步的，所述止动压溃装置402包括止动压溃前滑筒4022和止动压溃后滑筒4023；所述止动压溃前滑筒4022的一端通过固定螺栓4021与止动限位件401连接；所述止动压溃后滑筒4023的一端通过固定螺栓4021与脚托腿部踏板403连接。
进一步的，所述止动压溃装置402内设置有用于吸收碰撞能量的压溃力限力弹簧。
第二方面，本发明提供了一种车辆，包括一种平躺工况的正面碰撞乘员保护装置。
第三方面，本发明提供了一种平躺工况的正面碰撞乘员保护方法，通过一种零重力座椅平躺工况的正面碰撞乘员保护装置实现，包括：
当乘员处于正常坐姿发生碰撞时，由于座椅整体角度未达到脚部止动安全气囊405激活角度，脚部止动安全气囊405处于休眠状态，由传统乘员面部气囊以及固定于零重力座椅靠背1的三点式安全带7对乘员8进行有效保护
当乘员处于平躺坐姿发生中低速碰撞时，脚托机构4由辅助联动连杆装置3和主联动连杆装置5随零重力座椅靠背1无级调整至乘员8平躺最优位置，座椅整体角度达到脚部止动安全气囊405激活角度，脚部止动安全气囊405激活，并在脚部止动安全气囊405允许运动空间内迅速点火，脚部止动安全气囊405通过施加于乘员8腿部止动压力，减缓乘员8躯干在惯性作用下沿零重力座椅靠背1向前运动趋势；同时，止动压溃装置402内部的压溃力限力弹簧根据人体与扶手相互撞击程度，进行溃缩，对碰撞能量进行吸收，达到保护乘员的目的；
当乘员处于平躺坐姿发生中高速碰撞时，在止动压溃装置402保护乘员8安全同时，有乘员姿态复位时间，姿态复位至正常坐姿，由传统乘员面部气囊和三点式安全带7对乘员8进行有效保护，最终实现零重力座椅在正常坐姿及平躺姿态下，于高中低速度碰撞的最优乘员保护效果；其中，乘员8复位过程中，脚托机构4与零重力座椅靠背1通过辅助联动连杆装置3和主联动连杆装置5无级联动复位至正常坐姿的脚托机构4，保证在碰撞结束后乘员8拥有最佳逃生空间。
进一步的，所述脚部止动安全气囊405激活角度为零重力座椅靠背1与坐垫骨架6大于等于60°。
进一步的，所述脚部止动安全气囊405允许运动空间为乘员8处于平躺姿态时，乘员脚部始终与脚部止动安全气囊405最大展开空间保持间隙。
本发明的有益效果为：
1)本发明能够在发生事故时引爆脚托机构脚部位置的脚部止动安全气囊，使得止动安全气囊对于乘员脚部有缓冲支撑作用，同时在止动安全气囊与腿托连接处设有止动压溃装置，以保持乘员脚部、腿部损伤最小状态下减少乘员与座椅间相对滑动，以达到减少乘员在碰撞时受伤风险的目的；
2)本发明能够在直立和平躺位置间无级调整，同时在调节的过程中根据零重力座椅靠背角度自动调节脚托机构位置，从而使乘员总处于较为舒适的身体姿势；同时可以根据座椅整体角度判断止动气囊是否需要激活，正常行驶时该装置完全隐藏，完全不影响乘员舒适度；当事故发生时脚部止动安全气囊弹出，利用脚部止动安全气囊对于乘员脚部支撑作用阻止乘员与座椅间的相对滑动，从而起到保护作用。另外当座椅整体角度未达到脚部止动安全气囊激活角度时，脚部止动安全气囊处于休眠状态，由传统驾驶员面部气囊对乘员进行有效保护，提高了整套系统的经济适用性；
3)本发明简化了脚托运动机构，工作稳定性好，同时解决了碰撞引起的车辆断电致使零重力座椅及腿托无法同时协调复位问题，有效降低乘员二次损伤及救援等问题。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。
图1为零重力座椅处于乘员正常坐姿的座椅结构示意图；
图2为零重力座椅处于乘员平躺坐姿的座椅结构示意图；
图3为座椅腿托结构示意图；
图4为座椅腿部内部脚部止动件结构示意图；
图5为止动压溃机构结构示意图；
图6为止动压溃机构内部压溃弹簧结构示意图；
图7为止动压溃机构当止动气囊打开时结构示意图。
图中：
1、零重力座椅靠背；2、连接枢转机构；3、辅助联动连杆装置；4、脚托机构；5、主联动连杆装置；6、坐垫骨架；401、止动限位件；402、止动压溃装置；403、脚托腿部踏板；404、安全气囊盒；405、脚部止动安全气囊；4021、固定螺栓；4022、止动压溃前滑筒；4023、止动压溃后滑筒。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。同时，在本发明的描述中，术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
实施例一
参阅图1-图7，本实施例提供了一种平躺工况的正面碰撞乘员保护装置，包括零重力座椅靠背1、连接枢转机构2、辅助联动连杆装置3、脚托机构4、主联动连杆装置5和坐垫骨架6；
所述脚托机构4通过主联动连杆装置5与辅助联动连杆装置3的一端和坐垫骨架6枢转连接；所述零重力座椅靠背1通过连接枢转机构2和坐垫骨架6连接；所述辅助联动连杆装置3的另一端与零重力座椅靠背1连接。
所述主联动连杆装置5通过固定于坐垫骨架6的枢转点限定了主联动连杆装置5轴线，并通过连接杠杆联动连接了脚托机构4和零重力座椅靠背1。
所述辅助联动连杆装置3通过调整形状实现当零重力座椅处于平躺状态时，零重力座椅靠背1、坐垫骨架6和脚托机构4处于同一水平面。
所述脚托机构4包括脚托座内部设置有限制乘员腿部运动的止动件，所述止动件包括与乘员小腿相适配的U型按摩套体以及用于止动乘员脚部运动的约束系统装置，所述按摩套体使用可大变形的材料编织，并与腿托通过安装部固定连接；所述止动乘员脚部运动的约束系统装置包括止动限位件401、止动压溃装置402、脚托腿部踏板403、安全气囊盒404和脚部止动安全气囊405；所述止动限位装置401与脚托座焊接为一体，所有运动自由度均固定；所述脚部止动安全气囊405通过安全气囊盒404与脚托腿部踏板403连接；所述止动压溃装置402的两端与止动限位件401和脚托腿部踏板403固定连接。
所述止动压溃装置402包括止动压溃前滑筒4022和止动压溃后滑筒4023；所述止动压溃前滑筒4022的一端通过固定螺栓4021与止动限位件401连接；所述止动压溃后滑筒4023的一端通过固定螺栓4021与脚托腿部踏板403连接。
所述止动压溃装置402内设置有压溃力限力弹簧，可根据不同的碰撞程度，均匀吸收碰撞能量；同时脚部止动安全气囊405通过安全气囊盒404固定在腿托脚部踏板403上。
实施例二
本实施例提供了一种车辆，包括一种平躺工况的正面碰撞乘员保护装置。
实施例三
本实施例提供了一种平躺工况的正面碰撞乘员保护方法，通过一种零重力座椅平躺工况的正面碰撞乘员保护装置实现，包括：
当乘员处于图1所示正常坐姿发生碰撞时，由于座椅整体角度未达到脚部止动安全气囊405激活角度，脚部止动安全气囊405处于休眠状态，由传统乘员面部气囊以及固定于零重力座椅靠背1的三点式安全带7对乘员8进行有效保护。
其中，所述脚部止动安全气囊405激活角度为零重力座椅靠背1与坐垫骨架6大于等于60°。
当乘员处于图2所示平躺坐姿发生中低速碰撞时，脚托机构4由辅助联动连杆装置3和主联动连杆装置5随零重力座椅靠背1无级调整至乘员8平躺最优位置，座椅整体角度达到脚部止动安全气囊405激活角度，脚部止动安全气囊405激活，并在脚部止动安全气囊405允许运动空间内迅速点火(如图7所示)，脚部止动安全气囊405通过施加于乘员8腿部止动压力，减缓乘员8躯干在惯性作用下沿零重力座椅靠背1向前运动趋势；同时，止动压溃装置402内部的压溃力限力弹簧根据人体与扶手相互撞击程度，进行适应性的溃缩，对碰撞能量进行吸收，达到保护乘员的目的；
其中，所述中低速可以为低于50的速度。
当乘员处于图2所示平躺坐姿发生中高速碰撞时，在止动压溃装置402保护乘员8安全同时，有乘员姿态复位时间(由如图2平躺姿态复位座椅靠背沿连接枢转机构2由电驱动复位至如图1正常乘员乘坐姿态)，姿态复位至正常坐姿，由传统乘员面部气囊和三点式安全带7对乘员8进行有效保护，最终实现零重力座椅在正常坐姿及平躺姿态下，于高中低速度碰撞的最优乘员保护效果；其中，乘员8复位过程中，脚托机构4与零重力座椅靠背1通过辅助联动连杆装置3和主联动连杆装置5无级联动复位至图1所示的正常坐姿的脚托机构4，保证在碰撞结束后乘员8拥有最佳逃生空间。
其中，所述中高速可以为等于或高于50的速度。
所述脚部止动安全气囊405允许运动空间为乘员8处于平躺姿态时，乘员脚部始终与脚部止动安全气囊405最大展开空间保持间隙。
综上，本发明针对乘员在零重力座椅平躺姿态下的安全保护问题，其能够在车辆发生正面碰撞后，阻止乘员身体沿座椅靠背的前向滑移趋势，避免乘员因系扣三点式安全带造成的颈部勒在安全带和下肢入侵主仪表空间现象，最终实现零重力座椅平躺姿态下最优的乘员保护效果。
尽管本发明的实施方案已公开如上，但其并不仅仅限于说明书和实施模式中所列运用。它完全可以被适用于各种适合本发明的领域。对于熟悉本领域的人员而言，可容易地实现另外的修改。因此在不背离权利要求及等同范围所限定的一般概念下，本发明并不限于特定的细节和这里示出与描述的图例。

Claims (10)

1.一种平躺工况的正面碰撞乘员保护装置，其特征在于，包括零重力座椅靠背(1)、连接枢转机构(2)、辅助联动连杆装置(3)、脚托机构(4)、主联动连杆装置(5)和坐垫骨架(6)；
所述脚托机构(4)通过主联动连杆装置(5)与辅助联动连杆装置(3)的一端和坐垫骨架(6)枢转连接；所述零重力座椅靠背(1)通过连接枢转机构(2)和坐垫骨架(6)连接；所述辅助联动连杆装置(3)的另一端与零重力座椅靠背(1)连接。
2.根据权利要求1所述的一种平躺工况的正面碰撞乘员保护装置，其特征在于，所述主联动连杆装置(5)通过固定于坐垫骨架(6)的枢转点限定了主联动连杆装置(5)轴线，并通过连接杠杆联动连接了脚托机构(4)和零重力座椅靠背(1)。
3.根据权利要求1所述的一种平躺工况的正面碰撞乘员保护装置，其特征在于，所述辅助联动连杆装置(3)通过调整形状实现当零重力座椅处于平躺状态时，零重力座椅靠背(1)、坐垫骨架(6)和脚托机构(4)处于同一水平面。
4.根据权利要求1所述的一种平躺工况的正面碰撞乘员保护装置，其特征在于，所述脚托机构(4)包括脚托座、止动限位件(401)、止动压溃装置(402)、脚托腿部踏板(403)、安全气囊盒(404)和脚部止动安全气囊(405)；所述止动限位装置(401)与脚托座固定连接；所述脚部止动安全气囊(405)通过安全气囊盒(404)与脚托腿部踏板(403)连接；所述止动压溃装置(402)的两端与止动限位件(401)和脚托腿部踏板(403)固定连接。
5.根据权利要求4所述的一种平躺工况的正面碰撞乘员保护装置，其特征在于，所述止动压溃装置(402)包括止动压溃前滑筒(4022)和止动压溃后滑筒(4023)；所述止动压溃前滑筒(4022)的一端通过固定螺栓(4021)与止动限位件(401)连接；所述止动压溃后滑筒(4023)的一端通过固定螺栓(4021)与脚托腿部踏板(403)连接。
6.根据权利要求4所述的一种平躺工况的正面碰撞乘员保护装置，其特征在于，所述止动压溃装置(402)内设置有用于吸收碰撞能量的压溃力限力弹簧。
7.一种车辆，其特征在于，包括权利要求1至6所述的一种平躺工况的正面碰撞乘员保护装置。
8.一种平躺工况的正面碰撞乘员保护方法，通过一种零重力座椅平躺工况的正面碰撞乘员保护装置实现，其特征在于，包括：
当乘员处于正常坐姿发生碰撞时，由于座椅整体角度未达到脚部止动安全气囊(405)激活角度，脚部止动安全气囊(405)处于休眠状态，由传统乘员面部气囊以及固定于零重力座椅靠背(1)的三点式安全带(7)对乘员(8)进行有效保护；
当乘员处于平躺坐姿发生中低速碰撞时，脚托机构(4)由辅助联动连杆装置(3)和主联动连杆装置(5)随零重力座椅靠背(1)无级调整至乘员(8)平躺最优位置，座椅整体角度达到脚部止动安全气囊(405)激活角度，脚部止动安全气囊(405)激活，并在止动安全气囊(405)允许运动空间内迅速点火，脚部止动安全气囊(405)通过施加于乘员(8)腿部止动压力，减缓乘员(8)躯干在惯性作用下沿零重力座椅靠背(1)向前运动趋势；同时，止动压溃装置(402)内部的压溃力限力弹簧根据人体与扶手相互撞击程度，进行溃缩，对碰撞能量进行吸收，达到保护乘员的目的；
当乘员处于平躺坐姿发生中高速碰撞时，在止动压溃装置(402)保护乘员(8)安全同时，有乘员姿态复位时间，姿态复位至正常坐姿，由传统乘员面部气囊和三点式安全带(7)对乘员(8)进行有效保护，最终实现零重力座椅在正常坐姿及平躺姿态下，于高中低速度碰撞的最优乘员保护效果；其中，乘员(8)复位过程中，脚托机构(4)与零重力座椅靠背(1)通过辅助联动连杆装置(3)和主联动连杆装置(5)无级联动复位至正常坐姿的脚托机构(4)，保证在碰撞结束后乘员(8)拥有最佳逃生空间。
9.根据权利要求8所述的一种平躺工况的正面碰撞乘员保护方法，其特征在于，所述脚部止动安全气囊(405)激活角度为零重力座椅靠背(1)与坐垫骨架(6)大于等于60°。
10.根据权利要求8所述的一种平躺工况的正面碰撞乘员保护方法，其特征在于，所述脚部止动安全气囊(405)允许运动空间为乘员(8)处于平躺姿态时，乘员脚部始终与脚部止动安全气囊(405)最大展开空间保持间隙。
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