[發(fā)明專利]電磁驅(qū)動(dòng)式碰撞主動(dòng)響應(yīng)頭枕及其控制方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201110367101.9
• 申請(qǐng)日: 2011-11-18
• 公開（公告）號(hào): CN102407789A
• 公開（公告）日: 2012-04-11
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 尹小琴;張盼盼;趙鑫
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 江蘇大學(xué)
• 主分類號(hào): B60N2/48
• 分類號(hào): B60N2/48
• 代理公司: 南京知識(shí)律師事務(wù)所 32207
• 代理人: 汪旭東

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及車輛追尾碰撞過程中用于減少乘客頭部與汽車頭枕之間水平距離的新型電磁驅(qū)動(dòng)的主動(dòng)響應(yīng)式頭枕，本發(fā)明綜合應(yīng)用電磁學(xué)和機(jī)構(gòu)學(xué)兩方面的相關(guān)理論，形成了一種機(jī)電組合式的電磁驅(qū)動(dòng)主動(dòng)響應(yīng)頭枕。

背景技術(shù)

全世界每年都會(huì)因汽車交通事故而造成巨大的人員傷亡和社會(huì)經(jīng)濟(jì)損失，汽車安全性問題引起了世界各國(guó)的高度重視。在交通事故中，一種常見的受傷為頭頸部受傷。在美國(guó)，頸部扭傷是汽車保險(xiǎn)索賠中出現(xiàn)頻率最高的。據(jù)統(tǒng)計(jì)，1997年66％的身體損害索賠和59％的保護(hù)方面的索賠，都報(bào)告發(fā)現(xiàn)了輕微頸部損傷。且分別有42％和36％的索賠者認(rèn)為頸部扭傷和拉傷是最嚴(yán)重的受傷，索賠金額高達(dá)70億美元。大約90%的后碰撞頸部損傷是低速碰撞（ΔV≤25km/h）造成的，且大多數(shù)的頸部損傷都屬于AIS?I輕微傷。眾所周知，如果乘客的頭部沒有劇烈地從軀干上扭動(dòng)，那么即使汽車受到嚴(yán)重沖撞，其頸部也不會(huì)受傷。因此，頭部與軀干之間劇烈錯(cuò)位是造成大多數(shù)頭頸部受傷的主要原因。

避免上述傷害的最直接方法是采用主動(dòng)式安全頭枕系統(tǒng)。國(guó)內(nèi)外現(xiàn)有的主動(dòng)式頭枕有強(qiáng)動(dòng)式和激活式兩類。強(qiáng)動(dòng)式頭枕是一種純機(jī)械系統(tǒng)，如CN?101003261A、CN?101712290A等公開的主動(dòng)式頭枕裝置，主要應(yīng)用機(jī)械杠桿原理或觸發(fā)機(jī)構(gòu)，依靠背部撞向椅背的作用力，觸發(fā)頭枕向前向上伸展，從而限制頭部向后的活動(dòng)范圍，以便在頭頸猛烈晃動(dòng)之前，托住乘客的頭頸，防止或降低頭頸受傷的機(jī)會(huì)。該類頭枕的特點(diǎn)在于：在動(dòng)作完成后，頭枕能自動(dòng)回復(fù)到原來位置，以備下次使用；但隨著乘客體型的差異，后背撞擊椅背的力量大小和方向不好確定，而且接觸區(qū)難以定位，再者就是促使頭枕移動(dòng)和上升的機(jī)械裝置不夠靈活，機(jī)械效率低，極易產(chǎn)生卡殼現(xiàn)象。激活式頭枕采用機(jī)電結(jié)合的方法，根據(jù)感知系統(tǒng)提供的信息，提前判斷并啟動(dòng)頭枕，從而保護(hù)乘員，如CN?201824996U、CN?100569562C等公開的主動(dòng)式頭枕裝置，前者在頭枕本體內(nèi)設(shè)置安全氣囊，后者采用電機(jī)驅(qū)動(dòng)頭枕伸縮機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)頭枕的前移和上移。該類頭枕的特點(diǎn)在于：頭枕系統(tǒng)具有完整的感知、控制和執(zhí)行等子系統(tǒng)，具有較強(qiáng)的智能性和主動(dòng)性；但氣囊式頭枕只能一次性使用，電機(jī)驅(qū)動(dòng)式頭枕控制系統(tǒng)復(fù)雜，造價(jià)昂貴，目前只有少量的高檔車型使用主動(dòng)式安全頭枕。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的，是針對(duì)以上現(xiàn)有技術(shù)中存在的問題，開發(fā)基于電磁驅(qū)動(dòng)的主動(dòng)響應(yīng)式頭枕，在碰撞瞬間可實(shí)現(xiàn)頭枕前部的快速水平移動(dòng)，從而減少乘客頭頸部的揮鞭仰角，以達(dá)到最佳保護(hù)乘客頭頸部的效果，特別針對(duì)低速后碰撞，如：ΔV≤25km/h。該頭枕響應(yīng)速度快，傳遞效率高，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，控制方便，造價(jià)低廉，便于推廣使用。

為實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的目的，本汽車頭枕裝置包括：通用的高度調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)和棘輪調(diào)整機(jī)構(gòu)，用于頭枕前半部分向前移動(dòng)的連桿機(jī)構(gòu)，用于觸發(fā)連桿機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)的電磁驅(qū)動(dòng)器，以及用于感知碰撞行為并及時(shí)作出反應(yīng)的控制系統(tǒng)。

本發(fā)明的具體技術(shù)方案為，包括機(jī)架、兩根等長(zhǎng)的連桿Ⅰ和連桿Ⅱ、滑塊、滾子、頭枕骨架和電磁驅(qū)動(dòng)器，所述機(jī)架為固聯(lián)在棘輪調(diào)整機(jī)構(gòu)框架軸上的兩豎直桿，所述頭枕骨架為帶有導(dǎo)槽的連桿，兩根等長(zhǎng)的連桿Ⅰ和連桿Ⅱ在中部用轉(zhuǎn)動(dòng)副聯(lián)接，兩根等長(zhǎng)的連桿Ⅰ和連桿Ⅱ相對(duì)中間的轉(zhuǎn)動(dòng)副軸線產(chǎn)生相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)，連桿Ⅰ的上端與機(jī)架用轉(zhuǎn)動(dòng)副聯(lián)接，連桿Ⅰ的下端與滾子用轉(zhuǎn)動(dòng)副聯(lián)接，滾子與帶有導(dǎo)槽的連桿用高副聯(lián)接，滾子在帶有導(dǎo)槽的連桿的導(dǎo)槽中邊滾邊移，帶有導(dǎo)槽的連桿的上端與連桿Ⅱ的上端用轉(zhuǎn)動(dòng)副聯(lián)接，連桿Ⅱ的下端與滑塊用轉(zhuǎn)動(dòng)副聯(lián)接，滑塊與機(jī)架用移動(dòng)副聯(lián)接，滑塊在豎直機(jī)架的導(dǎo)槽中上下移動(dòng)；滑塊下方設(shè)有電磁驅(qū)動(dòng)器，上方設(shè)有檔位塊，電磁驅(qū)動(dòng)器和檔位塊固定在機(jī)架上。

高度調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)和棘輪調(diào)整機(jī)構(gòu)沿用公開號(hào)為CN?101508257A的類似結(jié)構(gòu)，只是將棘輪調(diào)整機(jī)構(gòu)直接安裝在與垂直高度調(diào)節(jié)桿固聯(lián)的水平支承桿上。棘輪調(diào)整機(jī)構(gòu)框架軸的兩側(cè)焊接兩根豎直的支撐桿，以這兩根桿為機(jī)架，設(shè)計(jì)尺寸結(jié)構(gòu)完全相同的橢圓儀衍生機(jī)構(gòu)，機(jī)構(gòu)的輸出連桿即為頭枕前半部分的骨架。

為了讓頭枕在后碰撞發(fā)生之時(shí)，乘員頭部有反應(yīng)之前，頭枕迅速前移，必須在毫秒級(jí)時(shí)間內(nèi)驅(qū)動(dòng)橢圓儀衍生機(jī)構(gòu)中的滑塊，為此專門設(shè)計(jì)了電磁驅(qū)動(dòng)器，該電磁驅(qū)動(dòng)器采用無外殼式電磁鐵設(shè)計(jì)，當(dāng)碰撞傳感器接收到后碰撞信號(hào)時(shí)，電磁鐵通電，產(chǎn)生足夠的電磁吸力推動(dòng)滑塊向上運(yùn)動(dòng)，最終觸發(fā)頭枕迅速前移。