專利名稱：一種用于追尾碰撞頸部保護的主動頭枕機構的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種座椅系統頭枕部分的結構設計，用于追尾碰撞下乘員的頸部保護，屬于 汽車內飾設備技術領域。
技術背景交通事故的形態分為正面碰撞、側面碰撞、追尾碰撞和行人碰撞。根據2004年交通事故 統計數據，在機動車事故總數中，正面碰撞占23.9%，側面碰撞占38%，追尾碰撞占15.5%。 對乘員保護策略的研究是針對上述形態中的追尾碰撞，追尾碰撞發生頻率高，雖然造成乘員 的致命傷害和車體的嚴重變形均相對較小，但會對前車乘員造成頸部揮鞭傷，其社會支出也 與日俱增。頸部保護以座椅系統為主，其保護原理是，通過座椅系統的靠背和頭枕限制在尾撞時頭 部相對上軀干向后的運動，從而減小揮鞭傷的風險。傳統的主動頭枕一般為純機械結構，主要設計思路有兩種，第一種靠乘員與座椅的相對 運動推動和頭枕相連的連桿機構，進而推動頭枕靠近乘員頭部，如SAAB主動頭枕，在碰撞過 程中，乘員由于慣性向后壓迫座椅，通過空間連桿機構啟動頭枕，該方案可以利用碰撞的能 量，但響應時間長，有可能在頭枕起作用之前，揮鞭傷就已經發生；第二種靠碰撞能量觸發 頭枕，由彈簧驅動，頭枕機構雖然運動可逆，但不可以自行收攏，需要外部施加力(如手推 動)來使其收攏。目前，汽車主動安全系統一般是通過傳感裝置得到引導車與跟隨車的車間距、相對速度 和相對加速度等跟車信息，進而使用算法計算和判斷跟馳行為的安全度。如何更好地保護乘 員，使主動安全系統與頭枕相結合，根據跟車信息進行危險程度判斷，在碰撞發生前啟動頭 枕，是當前需要解決的技術問題。 發明內容本發明的目的是提供一種用于追尾碰撞頸部保護的主動頭枕機構，該機構根據汽車主動 安全系統對于碰撞發生危險的判斷，調整頭枕和汽車乘員頭部的距離，從而避免和減少在追 尾碰撞下汽車乘員頸部的傷害。 本發明的技術方案如下一種用于追尾碰撞頸部保護的主動頭枕機構，其特征在于該機構包括控制模塊、驅動 電機和連桿驅動機構，控制模塊和驅動電機通過信號線連接；所述的連桿驅動機構包括平行 布置的上十字連桿機構、下十字連桿機構和與電機相連的驅動絲杠；在所述的驅動絲杠的兩 端設有旋向相反的螺紋，分別與相應的第一滑動螺母和第二滑動螺母相配合；所述的上十字 連桿機構由第一連桿、第二連桿和轉動副C組成，下十字連桿機構由第三連桿、第四連桿和
轉動副D組成；所述的第一連桿的一端通過轉動副與第一滑動螺母上端面連接，另一端通過 含有轉動副和滑動副的兩自由度的運動副與頭板連接；所述的第二連桿的一端通過轉動副與 第二滑動螺母的上端面連接，另一端通過含有轉動副和滑動副的兩自由度的運動副與頭板連 接；所述的第三連桿的一端通過轉動副與第一滑動螺母的下端面連接，另一端通過轉動副F 與第六連桿與連接，第六連桿通過轉動副H與頭板連接；所述的第四連桿的一端通過轉動副 與第二滑動螺母下端面連接，另一端通過轉動副E與第五連桿連接，第五連桿通過轉動副H 與頭板連接。本發明所述的驅動絲杠采用兩根旋向相反的絲杠通過聯軸器連接而成。所述的含有轉動 副和滑動副的兩自由度的運動副采用在滑槽中設置轉鉸的結構；或者采用在滑塊上設置轉鉸 的結構。所述的轉動副C和轉動副D采用一根通軸。本發明所述的控制模塊采用單片機或車載電腦。本發明與現有技術相比，具有以下優點及突出性效果①頭枕系統與主動安全系統相結 合。主動安全系統根據對跟馳行為安全度的判斷，觸發電機，啟動頭枕。②頭枕展開裝置運 動可逆，展開和收攏運動都由電機驅動。傳統的主動頭枕一般為純機械結構，有響應時間長 或不可自行收攏的不足。◎機電結合，啟動時間提前。傳統主動頭枕在追尾碰撞發生后起作 用，由碰撞能量觸發；而本發明主動頭枕通過與主動安全系統結合，在追尾碰撞發生前啟動 頭枕，提高了頭枕對頸部的保護作用。
圖1為主動頭枕機構的三維結構示意圖。圖2為圖l拆下頭板后的三維結構示意圖(正視圖)。圖3為圖l拆下頭板后的三維結構示意圖(仰視圖)。圖中l一控制模塊；2—電機；3 —驅動絲杠；4一第一軸承座；5 —第二軸承座；6 —支 撐板；7 —第一滑動螺母；8 —第二滑動螺母；9 —第一連桿；IO —第二連桿；ll一第三連桿； 12 —第四連桿；14一第五連桿；15 —第六連桿；16 —第一滑軌；17 —第二滑軌；18 —轉鉸； 19一滑槽；20—固定鉸座；21 —頭板。
具體實施方式
下面結合附圖對本發明的原理、具體結構和工作過程作進一步的說明。圖1 3為本發明提出的用于追尾碰撞頸部保護的主動頭枕機構的結構示意圖，該機構包 括控制模塊l、驅動電機2和連桿驅動機構，控制模塊l和驅動電機通過信號線連接；所述 的連桿驅動機構包括平行布置的上十字連桿機構、下十字連桿機構和與電機相連的驅動絲杠 3;所述的控制模塊l采用單片機或車載電腦，在危險工況發生時，給電機2觸發信號；所述的驅動絲杠3通過軸承座4和軸承座5固定在支撐板6上，驅動絲杠3的兩端設有旋向相反 的螺紋，分別與相應的第一滑動螺母7和第二滑動螺母8相配合，所述的驅動絲杠采用一根 或采用由聯軸器連接的兩根旋向相反的絲杠構成；所述的第一滑動螺母7和第二滑動螺母8
的后端面分別與支撐板6滑動配合，支撐板6作為頭枕機構的支撐與座椅相連；所述的上十 字連桿機構由第一連桿9、第二連桿10和轉動副C組成；下十字連桿機構由第三連桿ll、第 四連桿12和轉動副D組成；所述的轉動副C和轉動副D可以共用一根通軸，也可以分別使用 轉鉸來實現；所述的第一連桿9的一端通過轉動副A與第一滑動螺母7的上端面連接，另一 端通過含有轉動副和滑動副的兩自由度的運動副G與頭板21連接，所述的轉動副G可以由轉 鉸18在第一滑軌16中的滑槽19滑動來實現轉動和滑動，或者采用在滑塊上設置轉鉸的結構， 第一滑軌16固定在頭板21上，頭板21在追尾碰撞時，支撐乘員的頭部；所述的第二連桿 10的一端通過轉動副B與第二滑動螺母8的上端面連接，另一端通過含有轉動副和滑動副的 兩自由度的運動副I與頭板21連接，所述的轉動副I可以由轉鉸在第二滑軌17中的滑槽滑 動來實現轉動和滑動，或者采用在滑塊上設置轉鉸的結構，第二滑軌17固定在頭板21上； 所述的第三連桿11的一端通過轉動副與第一滑動螺母7的下端面連接，另一端通過轉動副F 與第六連桿15連接，第六連桿15通過轉動副H與固定鉸座20連接，固定鉸座20固定在頭 板21上；所述的第四連桿12的一端通過轉動副與第二滑動螺母8下端面連接，另一端通過 轉動副E與第五連桿14連接，第五連桿14通過轉動副H與固定鉸座20連接。 下面說明頭枕的運動原理在危險工況發生時，控制模塊1給電機2觸發信號，電機2正轉，通過驅動螺桿3旋向 相反的螺紋帶動第一滑動螺母7和第二滑動螺母8相向運動，第一滑動螺母7和第二滑動螺 母8距離減小，進而帶動第一連桿9和第二連桿10之間的夾角ZACB減小，第三連桿ll和 第四連桿12之間的夾角ZEDF減小。運動副D、運動副E、運動副H和運動副F在幾何上構 成菱形DEHF，所以ZEHF^ZEDF， ZEHF隨著ZEDF的減小而減小。由于頭板21與第一滑軌 16、第二滑軌17和固定鉸座20固連，所以在上述連桿夾角減小的情況下，頭板21與支撐板 6之間的水平距離增加，進而實現了頭枕的展開。在危險工況結束時，控制模塊1給電機2觸發信號，電機2反轉，通過驅動螺桿3旋向 相反的螺紋帶動第一滑動螺母7和第二滑動螺母8相背運動，第一滑動螺母7和第二滑動螺 母8距離增加，進而帶動第一連桿9和第二連桿IO之間的夾角ZACB增加，第三連桿ll和 第四連桿12之間的夾角ZEDF增加。運動副D、運動副E、運動副H和運動副F在幾何上構 成菱形DEHF，所以ZEHF二ZEDF， ZEHF隨著ZEDF的增加而增加。由于頭板21與第一滑軌 16、第二滑軌17和固定鉸座20固連，所以在上述連桿夾角增加的情況下，頭板21與支撐板 6之間的水平距離減小，進而實現了頭枕的收攏。
權利要求
1. 一種用于追尾碰撞頸部保護的主動頭枕機構，其特征在于該機構包括控制模塊、驅 動電機和連桿驅動機構，控制模塊和驅動電機通過信號線連接；所述的連桿驅動機構包括平 行布置的上十字連桿機構、下十字連桿機構和與電機相連的驅動絲杠；所述的驅動絲杠的兩 端設有旋向相反的螺紋，分別與相應的第一滑動螺母(7)和第二滑動螺母(8)相配合；所 述的上十字連桿機構由第一連桿(9)、第二連桿(10)和轉動副C組成，下十字連桿機構由 第三連桿(11)、第四連桿(12)和轉動副D組成；所述的第一連桿的一端通過轉動副與第一 滑動螺母上端面連接，另一端通過含有轉動副和滑動副的兩自由度的運動副與頭板連接；所 述的第二連桿的一端通過轉動副與第二滑動螺母的上端面連接，另一端通過含有轉動副和滑 動副的兩自由度的運動副與頭板連接；所述的第三連桿的一端通過轉動副與第一滑動螺母的 下端面連接，另一端通過轉動副F與第六連桿(15)連接，第六連桿(15)通過轉動副H與 頭板連接；所述的第四連桿(12)的一端通過轉動副與第二滑動螺母下端面連接，另一端通 過轉動副E與第五連桿(14)連接，第五連桿(14)通過轉動副H與頭板連接。
2. 按照權利要求l所述的用于追尾碰撞頸部保護的主動頭枕機構，其特征在于所述的 驅動絲杠采用由聯軸器連接的兩根旋向相反的絲杠構成。
3. 按照權利要求l所述的用于追尾碰撞頸部保護的主動頭枕機構，其特征在于所述的 含有轉動副和滑動副的兩自由度的運動副采用在滑槽中設置轉鉸的結構；或者采用在滑塊上 設置轉鉸的結構。
4. 按照權利要求l所述的用于追尾碰撞頸部保護的主動頭枕機構，其特征在于所述的 轉動副C和轉動副D共用一根通軸。
5. 按照權利要求l所述的用于追尾碰撞頸部保護的主動頭枕機構，其特征在于所述的控制模塊采用單片機或車載電腦。
全文摘要
一種用于追尾碰撞頸部保護的主動頭枕機構，涉及一種座椅系統頭枕部分的結構設計。該機構包括控制模塊、驅動電機和連桿驅動機構，控制模塊和驅動電機通過信號線連接；所述的連桿驅動機構包括平行布置的上十字連桿機構、下十字連桿機構和與電機相連的驅動絲杠。本發明與主動安全系統相結合，根據汽車主動安全系統對于碰撞發生危險的判斷，調整頭枕和汽車乘員頭部的距離，從而避免和減少在追尾碰撞下汽車乘員頸部的傷害。
文檔編號B60N2/48GK101121386SQ20071017526
公開日2008年2月13日 申請日期2007年9月28日 優先權日2007年9月28日
發明者青 周, 李克強, 杜匯良, 喆 林 申請人:清華大學