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CN105416118B - 一种避震式儿童安全座椅及避震方法 - Google Patents

一种避震式儿童安全座椅及避震方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种避震式儿童安全座椅，包括：安全座椅，其包括座椅和设置在座椅靠背顶部的头枕；避震器，其设置在安全座椅底部，并包括颠簸避震装置和阻尼避震装置；本发明还公开了一种儿童安全座椅避震方法，通过计算碰撞概率，在车辆发生碰撞前进行预警，碰撞发生时，计算碰撞产生的冲击力，判定儿童安全座椅安全气囊的充气开启条件，最大限度防护儿童的安全。

Description

一种避震式儿童安全座椅及避震方法
技术领域
本发明涉及儿童安全座椅领域，尤其涉及一种避震式儿童安全座椅及以中儿童安全座椅避震方法。
背景技术
儿童安全座椅就是一种专为不同体重(或年龄段)的儿童设计，安装在汽车内，能有效提高儿童乘车安全的座椅。欧洲强制性执行标准ECE R44/03的定义是：能够固定到机动车辆上，带有ISOFIX接口的安全带组件或柔性部件、调节机构、附件等组成的儿童安全防护系统。
在儿童安全座椅的设计过程中，其安全防护性能，是研究设计过程中的首要考虑因素，但安全座椅在使用过程中只能在事故发生过程中起到防护作用，不能在事故发生之前进行预警。
儿童安全座椅的防护作用过多依赖座椅材料设计，儿童头部、身体两侧及小腿部位都添加了反弹护垫，背部着力面更加柔软舒适，从而可以对儿童进行保护，防护手段单一。
发明内容
本发明的一个目的是设计开发了一种避震式儿童安全座椅，在座椅底部加装颠簸避震器和阻尼避震器，保证了车辆颠簸震动过程中儿童乘坐的舒适性。
本发明还有一个目的是设计开发了一种儿童安全座椅避震方法，通过计算碰撞概率，在车辆发生碰撞前进行预警，碰撞发生时，计算碰撞产生的冲击力，判定儿童安全座椅安全气囊的充气开启条件，最大限度防护儿童的安全。
本发明提供的技术方案为：
一种避震式儿童安全座椅，其特征在于，包括：
安全座椅，其包括座椅和设置在座椅靠背顶部的头枕；
颠簸避震装置，其设置在所述安全座椅底部；
阻尼避震装置，其设置在所述安全座椅底部，其包括：
定位连杆，其为框架式结构；
矫正钢板，其穿接固定在所述定位连杆中间，用于固定支撑框架结构；
多个形状记忆合金丝束，对称设置在所述矫正钢板和定位连杆之间，用于钢板之间的柔性连接。
优选的是，座椅与座椅靠背之间设置有水平方向的弹簧，用于减缓汽车前后撞击时的冲击力。
优选的是，所述颠簸避震器，其设置在所述安全座椅底部，包括：
定位座，其两端设置有圆孔，固定在安全座椅底部，并在底部设置有防滑垫；
上盖，其设置在顶部，中心设置有圆孔，底部设置有滑槽；
套筒，其套设在所述上盖的滑槽外部，所述滑槽可沿套筒上下滑动；
弹簧，其固定在所述上盖和所述定位座之间，并在弹簧完全压缩状态下，所述滑槽底部未到达所述定位座顶部。
优选的是，还包括光学安全预警器，其设置在汽车前保险杠位置、汽车尾部和车体侧方，用于检测汽车与周围障碍物之间的距离，并进行预警。
优选的是，所述光学安全预警器，包括：
测距仪，其采用红外激光测距仪，用于检测车辆与周围障碍物之间的距离；
碰撞能量计，其包括：
壳体；
滚球，其设置在壳体内部，并能够在壳体内部滚动；
磁铁，其设置所述壳体一端，用于吸引滚球；
测力传感器，其设置在所述壳体另一端，用于检测滚球滚到所述测力传感器位置产生的撞击力。
优选的是，还包括自锁安全带，包括：
安全带织带；
安全气囊，其为橡胶材质，穿接在所述安全带织带内部，一端设置有开口，并与气体发生器连通；
磁性锁扣，其设置在安全带中间位置。
优选的是，所述磁性吸扣，包括：相互配合的第一锁体及第二锁体；
所述第一锁体包括：第一磁体，并在中心位置设置有通孔；
解锁扣，其贯穿整个通孔，并可沿通孔移动；
所述第二锁体包括：第二磁体，并在中心位置设置有通孔；
锁紧扣，其固定在所述第二磁体通孔内部。
优选的是，其特征在于还包括警报器，用于安全警示。
本发明的目的还可进一步由一种儿童安全座椅避震方法来实现，包括以下步骤：
步骤一：所述测距仪实时检测周围障碍物的距离l，实时记录车速v，计算碰撞概率
其中Lc为车身长度；
步骤二：当时，车辆极易发生碰撞，所述自锁安全带锁死，安全带不能人为打开，警报器响起，安全座椅沿导向滑轨后移；
当时，车辆发生碰撞的几率很小，所述自锁安全带处于扣合状态，安全带可以人为打开；
其中，为平均碰撞概率；
步骤三：所述碰撞能量计通过测力传感器测量滚球的的撞击力Fb，
当Fb＝0时，车辆行驶平稳，未发生撞击；
当Fb＞0时，计算撞击系数
其中，ρc为恢复系数，k为阻力特性系数，λ为瞬间摩擦系数，mb为滚球质量。
步骤四：当时，车辆发生剧烈碰撞，气体发生器630向安全气囊内充入气体；
当时，车辆发生碰撞，但不会对车内人员造成伤害，所述自锁安全带锁死，安全带不能人为打开，警报器响起。
其中，为平均撞击系数。
本发明所述的有益效果
1、本发明提供的避震式儿童安全座椅，在座椅底部加装颠簸避震器和阻尼避震器，考虑了车辆上下颠簸或左右转弯，甚至撞击过程中对车内儿童产生的惯性力，保证了车辆颠簸震动过程中儿童乘坐的舒适性。
2、本发明提供的避震式儿童安全座椅，充分考虑了儿童自理能力和好奇心强的特点，提供了一种自锁安全带，可以实现安全带的自动扣合和锁死功 能。
3、本发明还提供了一种儿童安全座椅避震方法，设计开发了一种儿童安全座椅避震方法，通过计算碰撞概率，在车辆发生碰撞前进行预警，碰撞发生时，计算碰撞产生的冲击力，判定儿童安全座椅安全气囊的开启条件，最大限度防护儿童的安全。
4、本发明还能够根据不同车辆的尺寸，设定变量，选择车型，在使用时，通过对参数的设定使本发明具有更广泛的应用。
附图说明
图1为本发明所述的避震式儿童安全座椅结构示意图。
图2为本发明所述的颠簸避震装置结构示意图。
图3为本发明所述的阻尼避震装置结构示意图。
图4为本发明所述的碰撞能量计剖面图。
图5为本发明所述的自锁安全带结构示意图。
图6为本发明所述的磁性吸扣结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明做进一步的详细说明，以令本领域技术人员参照说明书文字能够据以实施。
如图1所示，本发明提供的避震式儿童安全座椅包括：
安全座椅100、避震器300和光学安全预警器。
其中安全座椅100包括座椅110、座椅靠背120和设置在座椅靠背顶部的头枕130；
座椅110与座椅靠背120之间设置有水平方向的弹簧，用于减缓汽车前后撞击时的冲击力。
避震器300，其设置在安全座椅100底部，并包括颠簸避震装置310和阻尼避震装置320；
如图2所示，颠簸避震装置310包括，定位座311，其两端设置有圆孔，固定在安全座椅100底部，并在底部设置有防滑垫312，调整螺栓313，弹簧314，上盖315中心设置有圆孔，底部设置有滑槽，弹簧314通过固定螺栓317将弹簧固定设置在上盖315和定位座311之间，套筒316，其套设在上盖 315的滑槽外部，上盖315沿套筒316上下滑动，弹簧314设置在上盖315和套筒316之间，并在弹簧314完全压缩状态下，上盖315滑槽底部未到达定位座311顶部。
如图3所示，阻尼避震装置320包括，定位连杆321，其数量为两个，设置在导向滑轨200中间，与导向滑轨200形成框架式结构，矫正钢板322，其数量为两个，其穿接固定在定位连杆321中间，用于固定支撑框架结构；形状记忆合金丝束323，其数量为多个，对称设置在矫正钢板322和导向滑轨200之间，采用螺栓固定，用于钢板之间的柔性连接。
光学安全预警器，其设置在汽车前保险杠位置、汽车尾部和车体侧方，用于检测汽车与周围障碍物之间的距离，并进行预警；
测距仪，其采用红外激光测距仪，用于检测车辆与周围障碍物之间的距离。
如图4所示，碰撞能量计，其包括：壳体510；滚球520，其设置在壳体内部，并能够在壳体内部滚动；磁铁530，其设置所述壳体一端，用于吸引滚球；测力传感器540，其设置在所述壳体另一端，用于检测滚球滚到所述测力传感器位置产生的撞击力，当没有撞击发生时，滚球520与磁铁530相互吸引，测力传感器540测得的数值为零，当发生碰撞时，撞击力大于滚球520与磁铁530之间的作用力，滚球520向壳体另一侧滚动，到达测力传感器540，测力传感器540记录此时滚球到达测力传感器位置产生的撞击力。
如图5所示，还包括自锁安全带，包括：安全带织带610；安全气囊，其为橡胶材质，穿接在所述安全带织带610内部，一端设置有开口，并与气体发生器630连接；磁性锁扣640，其设置在安全带中间位置。当气体发生器630向安全气囊内充入气体后，安全织带610鼓起，被支撑成为固定形状，磁性吸扣640的第一锁体641和第二锁体642相互吸引自动扣合，扣合后气体从安全气囊内排出，安全气囊还有一个作用是，在车辆发生碰撞时充入气体，在儿童安全座椅前方形成气垫，提高儿童乘车安全性。
如图6所示，磁性锁扣640包括相互配合的第一锁体641和第二锁体642，其中第一锁体641内包含有第一磁体643，并在中心位置设置有通孔，解锁扣贯穿整个通孔，并可沿通孔移动，其包括弹性臂644a，其数量为两个，对称设置，中间有一定的容纳空间，并在顶端设置有突起部644d；延长臂644b,其连接弹性臂644a并在中间位置设置有卡槽644c，固定销647设置在第一锁体641内通孔两侧，用于固定解锁扣644与通孔的相对位置，第二锁体642内包含第二磁体645，并在中心位置设置有通孔，锁紧扣固定在通孔内，其包括球柱646a,其顶端为球形，底部为支撑体，球柱646a与延长臂644b配合，使第一锁体641和第二锁体642卡扣在一起，其中第一磁体643和第二磁体 645的磁极相反，互相吸引。
实施以自锁安全带的工作过程为例，作进一步的说明，
安全带扣合过程，首先，气体发生器630向安全气囊内充入气体后，安全织带610鼓起，被支撑成为固定形状，磁性吸扣640的第一锁体641和第二锁体642内的第一磁体643和第二磁体645相互吸引，弹性臂644a和球柱646a抵扣在一起，在磁性力作用下，第一锁体641和第二锁体642相互靠近，解锁扣644沿通孔向外滑动，固定销647弹出，将定解锁扣644与通孔的相对位置，实现锁死过程，气体发生器630停止工作，气体从安全气囊内排出。
安全带解锁过程，固定销647回缩，推动延长臂644b,解锁扣644沿通孔滑动，第一磁体643和第二磁体645在反作用力下分离，弹性臂644a从通孔内弹出，弹性臂644a和球柱646a解锁，从而实现解锁过程。
在另一实施例中，还包括警报器，用于安全警示。
本发明的工作过程还可进一步由一种儿童安全座椅避震方法来实现，包括以下步骤：
步骤一：测距仪实时检测周围障碍物的距离l，单位为m；实时记录车速v，单位为m/s，计算碰撞概率,
其中Lc为车身长度，单位为m；
步骤二：当时，车辆极易发生碰撞，所述自锁安全带锁死20秒～30秒，安全带610不能人为打开，警报器响起，安全座椅100沿导向滑轨200后移；
当时，车辆发生碰撞的几率很小，所述自锁安全带处于扣合状态，安全带610可以人为打开；
步骤三：所述碰撞能量计通过测力传感器540测量滚球的的撞击力Fb，其单位为N,
当Fb＝0时，车辆行驶平稳，未发生撞击；
当Fb＞0时，计算撞击系数,
其中，ρc为恢复系数，其为常数，数值为0.32；k为阻力特性系数，其为常数，数值为0.6；为λ为瞬间摩擦系数，数值为0.7；mb为滚球质量，单位为kg。
步骤四：当时，车辆发生剧烈碰撞，气体发生器630向安全气囊 内充入气体；
当时，车辆发生碰撞，但不会对车内人员造成伤害，所述自锁安全带锁死，安全带610不能人为打开，警报器响起。
其中，为平均碰撞概率；为平均撞击系数，并预先存储在控制器中。
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方式中所列运用，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 (8)

1.一种避震式儿童安全座椅，其特征在于，包括：
安全座椅，其包括座椅和设置在座椅靠背顶部的头枕；
颠簸避震装置，其设置在所述安全座椅底部；
阻尼避震装置，其设置在所述安全座椅底部，其包括：
定位连杆，其为框架式结构；
矫正钢板，其穿接固定在所述定位连杆中间，用于固定支撑框架结构；
多个形状记忆合金丝束，对称设置在所述矫正钢板和定位连杆之间，用于钢板之间的柔性连接；
所述颠簸避震器，包括：
定位座，其两端设置有圆孔，固定在安全座椅底部，并在底部设置有防滑垫；
上盖，其设置在顶部，中心设置有圆孔，底部设置有滑槽；
套筒，其套设在所述上盖的滑槽外部，所述滑槽可沿套筒上下滑动；
弹簧，其固定在所述上盖和所述定位座之间，并在弹簧完全压缩状态下，所述滑槽底部未到达所述定位座顶部。
2.根据权利要求1所述的避震式儿童安全座椅，其特征在于，座椅与座椅靠背之间设置有水平方向的弹簧，用于减缓汽车前后撞击时的冲击力。
3.根据权利要求1所述的避震式儿童安全座椅，其特征在于，还包括光学安全预警器，其设置在汽车前保险杠位置、汽车尾部和车体侧方，用于检测汽车与周围障碍物之间的距离，并进行预警。
4.根据权利要求3所述的避震式儿童安全座椅，其特征在于，所述光学安全预警器，包括：
测距仪，其采用红外激光测距仪，用于检测车辆与周围障碍物之间的距离；
碰撞能量计，其包括：
壳体；
滚球，其设置在壳体内部，并能够在壳体内部滚动；
磁铁，其设置所述壳体一端，用于吸引滚球；
测力传感器，其设置在所述壳体另一端，用于检测滚球滚到所述测力传感器位置产生的撞击力。
5.根据权利要求4所述的避震式儿童安全座椅，其特征在于，还包括自锁安全带，包括：
安全带织带；
安全气囊，其为橡胶材质，穿接在所述安全带织带内部，一端设置有开口，并与气体发生器连通；
磁性锁扣，其设置在安全带中间位置。
6.根据权利要求5所述的避震式儿童安全座椅，其特征在于，所述磁性吸扣，包括：相互配合的第一锁体及第二锁体；
所述第一锁体包括：第一磁体，并在中心位置设置有通孔；
解锁扣，其贯穿整个通孔，并可沿通孔移动；
所述第二锁体包括：第二磁体，并在中心位置设置有通孔；
锁紧扣，其固定在所述第二磁体通孔内部。
7.根据权利要求1、4、5和6任一项所述的避震式儿童安全座椅，其特征在于还包括警报器，用于安全警示。
8.一种儿童安全座椅避震方法，包括权利要求5和6中任意一项所述的避震式儿童安全座椅，其特征在于，包括以下步骤：
步骤一：测距仪实时检测周围障碍物的距离l，实时记录车速v，计算碰撞概率
其中Lc为车身长度；
步骤二：当时，车辆极易发生碰撞，自锁安全带锁死30秒-50秒，安全带不能人为打开，警报器响起；
当时，车辆发生碰撞的几率很小，所述自锁安全带处于扣合状态，安全带可以人为打开；
其中，为平均碰撞概率；
步骤三：所述碰撞能量计通过测力传感器测量滚球的撞击力Fb，
当Fb＝0时，车辆行驶平稳，未发生撞击；
当Fb＞0时，计算撞击系数
其中，ρc为恢复系数，k为阻力特性系数，λ为瞬间摩擦系数，mb为滚球质量；
步骤四：当时，车辆发生剧烈碰撞，气体发生器(630)向安全气囊内充入气体；
当时，车辆发生碰撞，但不会对车内人员造成伤害，所述自锁安全带锁死，安全带不能人为打开，警报器响起；
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