一種快速響應的汽車座椅主動防護頭枕裝置及其控制方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及一種汽車座椅防護裝置，尤其涉及一種快速響應的汽車座椅主動防護頭枕裝置及其控制方法。
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【背景技術】
[0003]交通事故統(tǒng)計數(shù)據顯示，汽車后碰撞是一種主要交通事故形態(tài)，在后碰撞中，極易導致車內乘員的頸部受損，需要花費高昂的治療費用，造成了很高的社會代價。2008年底歐洲正式將座椅揮鞭傷試驗列入到E-NCAP評價體系，并將此部分結果納入到成人乘員保護評定中。2009年初，日本NASVA組織將后碰撞頸部保護試驗作為單獨的一個部分引入到J-NCAP評價體系。中國NCAP也于2012年7月增加了揮鞭傷試驗和及相關評價?；谝陨媳尘埃_展座椅的后碰撞頸部防護研究，以減輕揮鞭傷對乘員的傷害，具有重要的意義。
[0004]研究顯示在汽車后碰撞中，頭后間隙是影響乘員揮鞭傷至關重要的因素，通過盡量減小頭后間隙和適當提升頭枕高度，將可以有效防范揮鞭傷，減輕對乘員頸部的傷害。減少揮鞭傷傷害的最直接方法是采用主動式安全頭枕系統(tǒng)。為此，有人設計了汽車座椅頭枕防護裝置，如CN 102407789 B公開的“電磁驅動式碰撞主動響應頭枕及其控制方法”，其頭枕通過電磁驅動完成頭枕前移，以保護乘員頸部。CN 101734181 B公開了“車輛的主動式頭枕裝置及其執(zhí)行器”其主要通過彈簧對頭枕進行控制，使頭枕在車輛發(fā)生碰撞時向前彈出，以保護乘員頸部。CN 103192749 A公開了“一種汽車座椅主動頭枕裝置”，其發(fā)生碰撞時，頭枕迅速觸發(fā)并停留在觸發(fā)結束后位置，不會因乘車者重復擠壓觸發(fā)機構使得頭枕前后重復運動，對頸部造成二次傷害。
[0005]但上述裝置，都存在一個共同的問題，就是響應速度慢，由于碰撞發(fā)生通常在一瞬間完成，因此如果頭枕不能在瞬間彈出，不但不能對頸部進行保護，反而會對頸部造成二次傷害。并且現(xiàn)有的保護裝置結構都較為復雜，需要精確的配合才能完成動作，使用成本也較高。因此，當前仍需不斷改進頭枕的觸發(fā)裝置與控制機構，以解決響應較慢、系統(tǒng)成本較高、事故發(fā)生后維修替換成本較高等問題。如何快速觸發(fā)頭枕向前向上運動，從而限制頭部、頸部向后的活動范圍，防止或降低頭頸部受傷的機會一直是本領域的技術人員的研究重點。
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【發(fā)明內容】

[0007]針對現(xiàn)有技術存在的上述不足，本發(fā)明的目的在于怎樣解決現(xiàn)有頭枕保護裝置響應較慢，結構復雜，制作成本較高，使用成本較高的問題，提供一種快速響應的汽車座椅主動防護頭枕裝置及其控制方法，響應快，從而能夠有效限制碰撞發(fā)生時頭部、頸部向后的活動范圍，避免或減輕頭部和頸部受傷。
[0008]為了解決上述技術問題，本發(fā)明采用的技術方案是這樣的:一種快速響應的汽車座椅主動防護頭枕裝置，包括座椅本體，所述座椅本體包括坐墊、靠背和頭枕，所述靠背具有靠背骨架，該靠背骨架包括兩側桿、與兩側桿上端相連的上橫梁、以及與兩側桿下部相連的下橫梁；其特征在于:所述頭枕與兩等長的支撐桿相連，在兩支撐桿上分別套設有一可滑動的套管，所述套管通過旋轉鉸鏈與靠背骨架的上橫梁轉動連接；兩支撐桿的上端與頭枕相連，下端與一U形支架相連；所述U形支架的上端為開放端，下端為封閉端，該U形支架的上端與兩支撐桿固定連接，下端與一煙火式驅動器相連；
所述煙火式驅動器包括上端開放下端封閉的氣缸殼體，在氣缸殼體內設有一能沿其軸向滑動的活塞，所述活塞與一推桿相連，該推桿的下端與活塞相連，上端從氣缸殼體的開放端伸出，在活塞與氣缸殼體封閉端之間的密閉空腔內設有煙火發(fā)生器；在氣缸殼體的下部對應煙火發(fā)生器的底端位置設有電子觸發(fā)器，通過該電子觸發(fā)器能夠將氣缸殼體內的煙火發(fā)生器引爆；所述氣缸殼體的下端與靠背骨架的下橫梁固定連接，上端向靠背后側方向傾斜，使煙火式驅動器以設定角度傾斜設置；
所述U形支架的下端與煙火式驅動器的推桿的上端轉動連接，通過該推桿能夠推動頭枕向上及向前移動。
[0009]進一步地，所述U形支架的下端朝靠背前側方向彎曲。
[0010]進一步地，在氣缸殼體的開放端設有限位缸蓋，該限位缸蓋與氣缸殼體可拆卸連接；在活塞與限位缸蓋之間設置有預壓緊的復位彈簧，所述復位彈簧套設于推桿上。
[0011]—種上述的快速響應的汽車座椅主動防護頭枕裝置的控制方法，其特征在于:包括如下步驟:
1)將后碰撞傳感器和車載ECU相連，以米集后碰撞信號；同時，將電子觸發(fā)器與車載ECU相連，以通過車載ECU控制電子觸發(fā)器的觸發(fā)；
2)車載ECU啟動并進行自檢，若ECU檢測到電子點火器出現(xiàn)故障，則進行報警并顯示故障碼，反之則采集后碰撞傳感器信號；若未檢測到碰撞信號，則重復自檢；
3)當ECU檢測到后碰信號后，判斷碰撞速度變化，當碰撞速度變化量大于等于10km/h時，ECU向電子觸發(fā)器發(fā)送觸發(fā)信號，引爆煙火式驅動器并推動頭枕向上并向前移動。
[0012]與現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明具有如下優(yōu)點:
1、結構簡單，制作方便，制作成本低廉，頭枕與靠背骨架的連接方便，穩(wěn)定性好。
[0013]2、驅動部分采用煙火式驅動器，通過點燃煙火發(fā)生器(如火藥等)，即可瞬間產生較高氣壓，從而推動活塞及推桿移動，進而推動頭枕向上并向前移動；當后碰撞發(fā)生后的10~20ms內便能夠實現(xiàn)頭枕向上并向如快速運動，增大乘貝頭部與頭枕的接觸面積并減小乘員頭部與頭枕的距離，切實為乘員提供快速高效的保護。
[0014]3、使用一次后，只需通過推桿將活塞從氣缸殼體內拉出，然后裝上煙火發(fā)生器(火藥等)即可再次使用，從而使使用成本低廉。
[0015]4、基于該發(fā)明設計，通過設定不同的安裝角度(即煙火式驅動器的安裝角度)，可控制頭枕在X、Z向的移動量，以滿足不同類型座椅的設計需求。
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【附圖說明】
[0017]圖1為本發(fā)明的結構示意圖。
[0018]圖2為碰撞發(fā)生前頭枕的狀態(tài)圖。
[0019]圖3為碰撞發(fā)生后頭枕的狀態(tài)圖。
[0020]圖4為煙火式驅動器的結構示意圖。
[0021]圖5為本發(fā)明控制方法的原理框圖。
[0022]圖中:1 一頭枕，2—靠背骨架，3—支撐桿，4一套管，5—旋轉鉸鏈，6—U形支架，7—煙火式驅動器，71—氣缸殼體，72—活塞，73—推桿，74—煙火發(fā)生器，75—限位缸蓋，76—復位彈簧，77—通孔。
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【具體實施方式】
[0024]下面將結合附圖及實施例對本發(fā)明作進一步說明。
[0025]實施例:參見圖1至圖4，一種快速響應的汽車座椅主動防護頭枕裝置，包括座椅本體，所述座椅本體包括坐墊、靠背和頭枕1，所述靠背具有靠背骨架2，該靠背骨架2包括兩側桿、與兩側桿上端相連的上橫梁、以及與兩側桿下部相連的下橫梁。所述