CN113696802B - 一种汽车座椅及紧急延伸保护方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种汽车座椅及紧急延伸保护方法，该座椅包括头枕总成、靠背总成、座垫总成、椅架以及固定在汽车底盘上的座椅调节机构；所述头枕总成包括头枕骨架以及头枕垫；所述靠背总成包括靠背骨架以及靠背垫；所述座垫总成包括座骨架以及座垫；所述头枕总成、靠背总成以及座垫总成中的一个或多个设置有座椅紧急延伸保护机构；所述座椅紧急延伸保护机构可在汽车受到剧烈碰撞时由头枕垫和/或背靠垫两侧外斜向前方和/或座垫两侧外斜向上方延伸出遮挡体；能够在汽车遭遇剧烈碰撞时极快速的从座椅两侧向外延伸板状防护，从而使座椅形成一只有前端开放的围合空间，显著提高在各种复杂剧烈车祸中对乘员的防护能力。

Description

一种汽车座椅及紧急延伸保护方法

技术领域

本发明属于汽车工业领域，具体为一种汽车座椅及紧急延伸保护方法。

背景技术

在汽车事故中，汽车座椅是在被动保护中起重要作用的组成部分。首先，在事故中汽车座椅要保证使乘员处在自身的生存空间之内，防止乘员飞出，并使乘员在事故发生过程中保持一定的姿态，以使约束系统能充分发挥其保护性能。在碰撞中，座椅是对乘员保护来说最为重要的安全设备。

由于汽车的碰撞形式、强度以及碰撞角度非常多样，甚至还有汽车翻滚、侧撞、斜撞、滑移碰撞等情况，现有的安全袋和安全气囊主要保护乘员的正面碰撞情况，其防护性能不足以适应各种复杂的碰撞中对乘员的保护；因此在碰撞事故中，特别是剧烈碰撞事故中乘员受伤甚至死亡的情况依然高发不止。

发明内容

本发明的目的在于：提供一种汽车座椅及紧急延伸保护方法，该座椅及保护方法能够在汽车遭遇剧烈碰撞时极快速的从座椅两侧向外延伸板状防护，从而使座椅形成一只有前端开放的围合空间，显著提高在各种复杂剧烈车祸中对乘员的防护能力。

本发明采用的技术方案如下：

一种汽车座椅，包括头枕总成、靠背总成、座垫总成、椅架以及固定在汽车底盘上的座椅调节机构；所述头枕总成包括头枕骨架以及头枕垫；所述靠背总成包括靠背骨架以及靠背垫；所述座垫总成包括座骨架以及座垫；所述头枕总成、靠背总成以及座垫总成中的一个或多个设置有座椅紧急延伸保护机构；所述座椅紧急延伸保护机构可在汽车受到剧烈碰撞时由头枕垫和/或背靠垫两侧外斜向前方和/或座垫两侧外斜向上方延伸出遮挡体。

其中，所述座椅紧急延伸保护机构包括刚性骨架围合的密闭腔体；所述密闭腔体包括中部的爆气腔、位于爆气腔两侧的液腔以及连接液腔外侧且向头枕垫和/或背靠垫外侧斜前方和/或座垫外侧斜上方延伸的导引腔；两导引腔之间成倒八字形；所述爆气腔与液腔连续衔接且通过可在液腔中密封滑动的活塞分隔；所述液腔与导引腔之间圆滑过渡且通过一可破裂的隔水膜分隔；所述爆气腔内设置有爆气装置；所述液腔内填充有电流变液；所述导引腔外端开口通过一可向外膨胀延伸的绝缘套封闭；所述导引腔和绝缘套内壁相对侧设置有柔性电极或涂覆有导电涂料；一外部电路通过所述柔性电极或导电涂料控制电流变液瞬间凝固。

其中，所述绝缘套为可压缩的波纹结构或弹性材质。

其中，所述曝气装置采用安全气囊的曝气技术；所述曝气装置与安全气囊同步触发。

其中，所述座椅调节机构包括可在汽车受到剧烈碰撞时触发座椅整体前后缓冲移动的缓冲机构。

其中，所述缓冲机构包括对应椅架两支脚的两直轨、设置在两直轨之间的中心管以及由两直轨两端连接中心管两端的弧形管；所述直轨上端面沿其长度方向开设有开口；所述椅架支脚的下部卡入直轨内，向上延伸部由开口伸出连接座骨架；所述椅架支脚的下部可沿直轨长度方向滑动；所述椅架支脚的下部的两端外分别设置有一波纹伸缩管；所述波纹伸缩管卡设在直轨内且可沿直轨长度方向伸缩；所述波纹伸缩管一端与弧形管端部密封固定连接，另一端与一滑块密封固定连接；所述滑块设在直轨内且可沿直轨长度方向滑动；所述滑块与椅架支脚的下部固定连接；所述中心管、弧形管以及波纹伸缩管内填充有液体；所述中心管上设置一电磁阀以控制液体的流动。

其中，所述液体为电流变液；所述波纹伸缩管、弧形管和中心管内壁相对侧设置有柔性电极或涂覆有导电涂料；一外部电路通过所述柔性电极或导电涂料控制电流变液瞬间凝固。

其中，所述波纹伸缩管、弧形管和中心管为绝缘材质或外表面做绝缘处理。

其中，所述座椅调节机构总体呈扁平状的“∞”形。

一种汽车座椅的紧急延伸保护方法，包括以下步骤：

①汽车遇到前方、侧方或后方的剧烈撞击，通过传感器触发座椅紧急延伸保护机构启动；

②爆气装置产生爆炸性气体，爆炸性气体在爆气腔中膨胀，推动两侧的活塞向外滑动，活塞向外滑动推挤液腔中的电流变液冲破隔水膜进入导引腔，充满导引腔后继续向前冲击绝缘套，使绝缘套向外膨胀；

③当活塞滑动至极限时，外部电路同时对导引腔和绝缘套中的电流变液施加电场，两者内的电流变液瞬间凝固为固体或具有高粘弹性的胶体，从而使座椅的保护范围向外延伸；

④在步骤①发生的同时，缓冲机构也被触发，电磁阀开启全部或部分液体通路；外部电路对缓冲机构中的电流变液施加电场，使电流变液瞬间转化为高粘滞流体，从而使座椅立刻转化为可缓慢前后移动的状态吸收冲击力。

综上所述，由于采用了上述技术方案，本发明的有益效果是：

1、本发明能够在汽车遭遇剧烈碰撞时极快速的从座椅两侧向外延伸板状防护，从而使座椅形成一只有前端开放的围合空间，显著提高在各种复杂剧烈车祸中对乘员的防护能力。

2、本发明结合了汽车安全气囊的气体爆冲技术和电流变液在电场作用瞬间转化粘滞性的特点，在汽车发生剧烈碰撞时，与安全气囊同步的爆气装置产生气体爆冲，通过活塞的推动作用使液腔中的电流变液冲破隔水膜瞬间进入导引腔并推挤绝缘套向外膨胀延伸，而在试验获取的数据下设定的时间下通过外部电场使充入导引腔和绝缘套的电流变液瞬间转化为固体或具有高粘弹性的胶体，从而从座椅侧面向前延伸围合出了防护空间，不仅可以防止乘员飞离座椅（这种情况在汽车受侧面剧烈撞击或翻滚中常见），而且能够有效避免汽车在受撞击过程中被侧面折断的锐利部件划伤或插伤；还能够有效保护限制颈椎和腰部的摆动空间，防止乘员在侧面撞击时颈部或腰部扭伤或折断；而且爆气和电流变液在电场中的变化均可以几乎在瞬间发生，因此整个装置的反应速度极快，能够应付剧烈的突发车祸；而且电流变液的固化程度，粘弹性通过电场即可控制，甚至可以根据汽车受到的碰撞程度和碰撞位置自动调整，以达到最优化的防护效果；此外，还能够适当阻挡剧烈弹出的安全气囊，减少被安全气囊弹伤的情况发生，特别是现在很多汽车的安全气囊普遍采用二次爆气的方式，第一次较为温和，第二次较为剧烈，本发明的作用速度完全足够在安全气囊第二次爆气之前达成，可以与安全气囊一起围合出非常安全的保护空间，显著提高在剧烈车祸中对乘员的防护能力，挽救乘员的生命。

3、本发明的座椅调节机构区别于现有调节机构的刚性复杂结构件，利用液体实现柔性调节，通过电磁阀即可控制，装置结构简单，零件少，一体化程度高，可模块化制造和安装，成本低，座椅前后调节过程中没有顿挫感，没有档位限制，所需推拉力小，因此乘员可以调节至自己最舒适的操作位置，适于规模化生产和配置，且可用于现有车辆座椅的改装；且在剧烈碰撞过程中仅通过调节电磁阀56的通量即可实现座椅类似液压缓冲的移动效果，能够避免乘员在正面碰撞过程中先向前飞出又被安全气囊打回造成的伤害，也能够避免在被剧烈追尾时，座椅对人体的剧烈撞击；再将其中液体采用电流变液的话还可根据碰撞的剧烈程度通过电场对电流变液粘滞性的瞬间调节特性来实现自动适应性调节，作出最优的缓冲效果。

附图说明

图1为本发明的示意图；

图2为本发明头枕总成上的紧急延伸保护机构在常态下的水平剖视示意图；

图3为头枕总成上的紧急延伸保护机构在紧急态下的水平剖视示意图；

图4为靠背总成上的紧急延伸保护机构在常态下的水平剖视示意图；

图5为靠背总成上的紧急延伸保护机构在紧急态下的水平剖视示意图；

图6为座垫总成上的紧急延伸保护机构在常态下的竖直剖视示意图；

图7为座垫总成上的紧急延伸保护机构在紧急态下的竖直剖视示意图；

图8为座椅调节机构的水平剖视示意图；

图9为图8中A-A处的竖直剖视示意图；

图10为图8中B-B处的竖直剖视示意图；

图11为图8中C-C处的竖直剖视示意图。

图中标记：1、紧急延伸保护机构；11、密闭腔体；111、爆气腔；112、液腔；113、导引腔；114、活塞；115、爆气装置；116、电流变液；117、隔水膜；118、绝缘套；12、头枕垫；22、靠背垫；32、座垫；4、椅架；41、下部；42、向上延伸部；5、座椅调节机构；51、直轨；511、开口；52、中心管；53、弧形管；54、波纹伸缩管；55、滑块；56、电磁阀。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

一种汽车座椅，包括头枕总成、靠背总成、座垫总成、椅架4以及固定在汽车底盘上的座椅调节机构5；所述头枕总成包括头枕骨架以及头枕垫12；所述靠背总成包括靠背骨架以及靠背垫22；所述座垫总成包括座骨架以及座垫32；所述头枕总成、靠背总成以及座垫总成中的一个或多个设置有座椅紧急延伸保护机构1；所述座椅紧急延伸保护机构1可在汽车受到剧烈碰撞时由头枕垫12和/或背靠垫22两侧外斜向前方和/或座垫32两侧外斜向上方延伸出遮挡体。

进一步的，所述座椅紧急延伸保护机构1包括刚性骨架围合的密闭腔体11；所述密闭腔体11包括中部的爆气腔111、位于爆气腔111两侧的液腔112以及连接液腔112外侧且向头枕垫12和/或背靠垫22外侧斜前方和/或座垫32外侧斜上方延伸的导引腔113；两导引腔113之间成倒八字形；所述爆气腔111与液腔112连续衔接且通过可在液腔112中密封滑动的活塞114分隔；所述液腔112与导引腔113之间圆滑过渡且通过一可破裂的隔水膜117分隔；所述爆气腔111内设置有爆气装置115；所述液腔112内填充有电流变液116；所述导引腔113外端开口通过一可向外膨胀延伸的绝缘套118封闭；所述导引腔113和绝缘套118内壁相对侧设置有柔性电极或涂覆有导电涂料；一外部电路通过所述柔性电极或导电涂料控制电流变液瞬间凝固。

进一步的，所述绝缘套118为可压缩的波纹结构或弹性材质。

进一步的，所述曝气装置115采用安全气囊的曝气技术；所述曝气装置115与安全气囊同步触发。

进一步的，所述座椅调节机构5包括可在汽车受到剧烈碰撞时触发座椅整体前后缓冲移动的缓冲机构。

进一步的，所述缓冲机构包括对应椅架4两支脚的两直轨51、设置在两直轨51之间的中心管52以及由两直轨51两端连接中心管52两端的弧形管53；所述直轨51上端面沿其长度方向开设有开口511；所述椅架4支脚的下部41卡入直轨51内，向上延伸部42由开口511伸出连接座骨架；所述椅架4支脚的下部41可沿直轨51长度方向滑动；所述椅架4支脚的下部41的两端外分别设置有一波纹伸缩管54；所述波纹伸缩管54卡设在直轨51内且可沿直轨51长度方向伸缩；所述波纹伸缩管54一端与弧形管53端部密封固定连接，另一端与一滑块55密封固定连接；所述滑块55设在直轨51内且可沿直轨51长度方向滑动；所述滑块55与椅架4支脚的下部41固定连接；所述中心管52、弧形管53以及波纹伸缩管54内填充有液体；所述中心管52上设置一电磁阀56以控制液体的流动。

进一步的，所述液体为电流变液；所述波纹伸缩管54、弧形管53和中心管52内壁相对侧设置有柔性电极或涂覆有导电涂料；一外部电路通过所述柔性电极或导电涂料控制电流变液瞬间凝固。

进一步的，所述波纹伸缩管54、弧形管53和中心管52为绝缘材质或外表面做绝缘处理。

进一步的，所述座椅调节机构5总体呈扁平状的“∞”形。

一种汽车座椅的紧急延伸保护方法，包括以下步骤：

①汽车遇到前方、侧方或后方的剧烈撞击，通过传感器触发座椅紧急延伸保护机构1启动；

②爆气装置115产生爆炸性气体，爆炸性气体在爆气腔111中膨胀，推动两侧的活塞114向外滑动，活塞114向外滑动推挤液腔112中的电流变液116冲破隔水膜117进入导引腔113，充满导引腔113后继续向前冲击绝缘套118，使绝缘套118向外膨胀；

③当活塞114滑动至极限时，外部电路同时对导引腔113和绝缘套118中的电流变液116施加电场，两者内的电流变液116瞬间凝固为固体或具有高粘弹性的胶体，从而使座椅的保护范围向外延伸；

④在步骤①发生的同时，缓冲机构也被触发，电磁阀56开启全部或部分液体通路；外部电路对缓冲机构中的电流变液施加电场，使电流变液瞬间转化为高粘滞流体，从而使座椅立刻转化为可缓慢前后移动的状态吸收冲击力。

在正常使用，需要调节座椅的前后位置时，只需要控制电磁阀56开启液体通路，前后推动座椅至合适位置，再使电磁阀56闭合液体通路即可固定座椅位置。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种汽车座椅，包括头枕总成、靠背总成、座垫总成、椅架(4)以及固定在汽车底盘上的座椅调节机构(5)；所述头枕总成包括头枕骨架以及头枕垫(12)；所述靠背总成包括靠背骨架以及靠背垫(22)；所述座垫总成包括座骨架以及座垫(32)；其特征在于：所述头枕总成、靠背总成以及座垫总成中的一个或多个设置有座椅紧急延伸保护机构(1)；所述座椅紧急延伸保护机构(1)可在汽车受到剧烈碰撞时由头枕垫(12)和/或靠背垫(22)两侧外斜向前方和/或座垫(32)两侧外斜向上方延伸出遮挡体；所述座椅紧急延伸保护机构(1)包括刚性骨架围合的密闭腔体(11)；所述密闭腔体(11)包括中部的爆气腔(111)、位于爆气腔(111)两侧的液腔(112)以及连接液腔(112)外侧且向头枕垫(12)和/或靠背垫(22)外侧斜前方和/或座垫(32)外侧斜上方延伸的导引腔(113)；两导引腔(113)之间成倒八字形；所述爆气腔(111)与液腔(112)连续衔接且通过可在液腔(112)中密封滑动的活塞(114)分隔；所述液腔(112)与导引腔(113)之间圆滑过渡且通过一可破裂的隔水膜(117)分隔；所述爆气腔(111)内设置有爆气装置(115) ；所述液腔(112)内填充有电流变液(116) ；所述导引腔(113)外端开口通过一可向外膨胀延伸的绝缘套(118)封闭；所述导引腔(113)和绝缘套(118)内壁相对侧设置有柔性电极或涂覆有导电涂料；一外部电路通过所述柔性电极或导电涂料控制电流变液瞬间凝固；所述座椅调节机构(5)包括可在汽车受到剧烈碰撞时触发座椅整体前后缓冲移动的缓冲机构；所述缓冲机构包括对应椅架(4)两支脚的两直轨(51)、设置在两直轨(51)之间的中心管(52)以及由两直轨(51)两端连接中心管(52)两端的弧形管(53)；所述直轨(51)上端面沿其长度方向开设有开口(511)；所述椅架(4)支脚的下部(41)卡入直轨(51)内，向上延伸部(42)由开口(511)伸出连接座骨架；所述椅架(4)支脚的下部(41)可沿直轨(51)长度方向滑动；所述椅架(4)支脚的下部(41)的两端外分别设置有一波纹伸缩管(54)；所述波纹伸缩管(54)卡设在直轨(51)内且可沿直轨(51)长度方向伸缩；所述波纹伸缩管(54)一端与弧形管(53)端部密封固定连接，另一端与一滑块(55)密封固定连接；所述滑块(55)设在直轨(51)内且可沿直轨(51)长度方向滑动；所述滑块(55)与椅架(4)支脚的下部(41)固定连接；所述中心管(52)、弧形管(53)以及波纹伸缩管(54)内填充有液体；所述中心管(52)上设置一电磁阀(56)以控制液体的流动。

2.如权利要求1所述的一种汽车座椅，其特征在于：所述绝缘套(118)为可压缩的波纹结构或弹性材质。

3.如权利要求1所述的一种汽车座椅，其特征在于：所述爆气装置(115)采用安全气囊的爆气技术；所述爆气装置(115)与安全气囊同步触发。

4.如权利要求1所述的一种汽车座椅，其特征在于：所述液体为电流变液；所述波纹伸缩管(54)、弧形管(53)和中心管(52)内壁相对侧设置有柔性电极或涂覆有导电涂料；一外部电路通过所述柔性电极或导电涂料控制电流变液瞬间凝固。

5.如权利要求4所述的一种汽车座椅，其特征在于：所述波纹伸缩管(54)、弧形管(53)和中心管(52)为绝缘材质或外表面做绝缘处理。

6.如权利要求1所述的一种汽车座椅，其特征在于：所述座椅调节机构(5)总体呈扁平状的“∞”形。

7.一种汽车座椅的紧急延伸保护方法，采用如权利要求5所述的汽车座椅，包括以下步骤：

①汽车遇到前方、侧方或后方的剧烈撞击，通过传感器触发座椅紧急延伸保护机构(1)启动；

②爆气装置(115)产生爆炸性气体，爆炸性气体在爆气腔(111)中膨胀，推动两侧的活塞(114)向外滑动，活塞(114)向外滑动推挤液腔(112)中的电流变液(116)冲破隔水膜(117)进入导引腔(113)，充满导引腔(113)后继续向前冲击绝缘套(118)，使绝缘套(118)向外膨胀；

③当活塞(114)滑动至极限时，外部电路同时对导引腔(113)和绝缘套(118)中的电流变液(116)施加电场，两者内的电流变液(116)瞬间凝固为固体或具有高粘弹性的胶体，从而使座椅的保护范围向外延伸；

④在步骤①发生的同时，缓冲机构也被触发，电磁阀(56)开启全部或部分液体通路；外部电路对缓冲机构中的电流变液施加电场，使电流变液瞬间转化为高粘滞流体，从而使座椅立刻转化为可缓慢前后移动的状态吸收冲击力。

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