专利名称：一种用于追尾碰撞颈部保护的主动头枕机构的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种座椅系统头枕部分的结构设计，用于追尾碰撞下乘员的颈部保护，属于 汽车内饰设备技术领域。
技术背景交通事故的形态分为正面碰撞、侧面碰撞、追尾碰撞和行人碰撞。根据2004年交通事故 统计数据，在机动车事故总数中，正面碰撞占23.9%，侧面碰撞占38%，追尾碰撞占15.5%。 对乘员保护策略的研究是针对上述形态中的追尾碰撞，追尾碰撞发生频率高，虽然造成乘员 的致命伤害和车体的严重变形均相对较小，但会对前车乘员造成颈部挥鞭伤，其社会支出也 与日俱增。颈部保护以座椅系统为主，其保护原理是，通过座椅系统的靠背和头枕限制在尾撞时头 部相对上躯干向后的运动，从而减小挥鞭伤的风险。传统的主动头枕一般为纯机械结构，主要设计思路有两种，第一种靠乘员与座椅的相对 运动推动和头枕相连的连杆机构，进而推动头枕靠近乘员头部，如SAAB主动头枕，在碰撞过 程中，乘员由于惯性向后压迫座椅，通过空间连杆机构启动头枕，该方案可以利用碰撞的能 量，但响应时间长，有可能在头枕起作用之前，挥鞭伤就已经发生；第二种靠碰撞能量触发 头枕，由弹簧驱动，头枕机构虽然运动可逆，但不可以自行收拢，需要外部施加力(如手推 动)来使其收拢。目前，汽车主动安全系统一般是通过传感装置得到引导车与跟随车的车间距、相对速度 和相对加速度等跟车信息，进而使用算法计算和判断跟驰行为的安全度。如何更好地保护乘 员，使主动安全系统与头枕相结合，根据跟车信息进行危险程度判断，在碰撞发生前启动头 枕，是当前需要解决的技术问题。 发明内容本发明的目的是提供一种用于追尾碰撞颈部保护的主动头枕机构，该机构根据汽车主动 安全系统对于碰撞发生危险的判断，调整头枕和汽车乘员头部的距离，从而避免和减少在追 尾碰撞下汽车乘员颈部的伤害。 本发明的技术方案如下一种用于追尾碰撞颈部保护的主动头枕机构，其特征在于该机构包括控制模块、驱动 电机和连杆驱动机构，控制模块和驱动电机通过信号线连接；所述的连杆驱动机构包括平行 布置的上十字连杆机构、下十字连杆机构和与电机相连的驱动丝杠；在所述的驱动丝杠的两 端设有旋向相反的螺纹，分别与相应的第一滑动螺母和第二滑动螺母相配合；所述的上十字 连杆机构由第一连杆、第二连杆和转动副C组成，下十字连杆机构由第三连杆、第四连杆和
转动副D组成；所述的第一连杆的一端通过转动副与第一滑动螺母上端面连接，另一端通过 含有转动副和滑动副的两自由度的运动副与头板连接；所述的第二连杆的一端通过转动副与 第二滑动螺母的上端面连接，另一端通过含有转动副和滑动副的两自由度的运动副与头板连 接；所述的第三连杆的一端通过转动副与第一滑动螺母的下端面连接，另一端通过转动副F 与第六连杆与连接，第六连杆通过转动副H与头板连接；所述的第四连杆的一端通过转动副 与第二滑动螺母下端面连接，另一端通过转动副E与第五连杆连接，第五连杆通过转动副H 与头板连接。本发明所述的驱动丝杠采用两根旋向相反的丝杠通过联轴器连接而成。所述的含有转动 副和滑动副的两自由度的运动副采用在滑槽中设置转铰的结构；或者采用在滑块上设置转铰 的结构。所述的转动副C和转动副D采用一根通轴。本发明所述的控制模块采用单片机或车载电脑。本发明与现有技术相比，具有以下优点及突出性效果①头枕系统与主动安全系统相结 合。主动安全系统根据对跟驰行为安全度的判断，触发电机，启动头枕。②头枕展开装置运 动可逆，展开和收拢运动都由电机驱动。传统的主动头枕一般为纯机械结构，有响应时间长 或不可自行收拢的不足。◎机电结合，启动时间提前。传统主动头枕在追尾碰撞发生后起作 用，由碰撞能量触发；而本发明主动头枕通过与主动安全系统结合，在追尾碰撞发生前启动 头枕，提高了头枕对颈部的保护作用。
图1为主动头枕机构的三维结构示意图。图2为图l拆下头板后的三维结构示意图(正视图)。图3为图l拆下头板后的三维结构示意图(仰视图)。图中l一控制模块；2—电机；3 —驱动丝杠；4一第一轴承座；5 —第二轴承座；6 —支 撑板；7 —第一滑动螺母；8 —第二滑动螺母；9 —第一连杆；IO —第二连杆；ll一第三连杆； 12 —第四连杆；14一第五连杆；15 —第六连杆；16 —第一滑轨；17 —第二滑轨；18 —转铰； 19一滑槽；20—固定铰座；21 —头板。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的原理、具体结构和工作过程作进一步的说明。图1 3为本发明提出的用于追尾碰撞颈部保护的主动头枕机构的结构示意图，该机构包 括控制模块l、驱动电机2和连杆驱动机构，控制模块l和驱动电机通过信号线连接；所述 的连杆驱动机构包括平行布置的上十字连杆机构、下十字连杆机构和与电机相连的驱动丝杠 3;所述的控制模块l采用单片机或车载电脑，在危险工况发生时，给电机2触发信号；所述的驱动丝杠3通过轴承座4和轴承座5固定在支撑板6上，驱动丝杠3的两端设有旋向相反 的螺纹，分别与相应的第一滑动螺母7和第二滑动螺母8相配合，所述的驱动丝杠采用一根 或采用由联轴器连接的两根旋向相反的丝杠构成；所述的第一滑动螺母7和第二滑动螺母8
的后端面分别与支撑板6滑动配合，支撑板6作为头枕机构的支撑与座椅相连；所述的上十 字连杆机构由第一连杆9、第二连杆10和转动副C组成；下十字连杆机构由第三连杆ll、第 四连杆12和转动副D组成；所述的转动副C和转动副D可以共用一根通轴，也可以分别使用 转铰来实现；所述的第一连杆9的一端通过转动副A与第一滑动螺母7的上端面连接，另一 端通过含有转动副和滑动副的两自由度的运动副G与头板21连接，所述的转动副G可以由转 铰18在第一滑轨16中的滑槽19滑动来实现转动和滑动，或者采用在滑块上设置转铰的结构， 第一滑轨16固定在头板21上，头板21在追尾碰撞时，支撑乘员的头部；所述的第二连杆 10的一端通过转动副B与第二滑动螺母8的上端面连接，另一端通过含有转动副和滑动副的 两自由度的运动副I与头板21连接，所述的转动副I可以由转铰在第二滑轨17中的滑槽滑 动来实现转动和滑动，或者采用在滑块上设置转铰的结构，第二滑轨17固定在头板21上； 所述的第三连杆11的一端通过转动副与第一滑动螺母7的下端面连接，另一端通过转动副F 与第六连杆15连接，第六连杆15通过转动副H与固定铰座20连接，固定铰座20固定在头 板21上；所述的第四连杆12的一端通过转动副与第二滑动螺母8下端面连接，另一端通过 转动副E与第五连杆14连接，第五连杆14通过转动副H与固定铰座20连接。 下面说明头枕的运动原理在危险工况发生时，控制模块1给电机2触发信号，电机2正转，通过驱动螺杆3旋向 相反的螺纹带动第一滑动螺母7和第二滑动螺母8相向运动，第一滑动螺母7和第二滑动螺 母8距离减小，进而带动第一连杆9和第二连杆10之间的夹角ZACB减小，第三连杆ll和 第四连杆12之间的夹角ZEDF减小。运动副D、运动副E、运动副H和运动副F在几何上构 成菱形DEHF，所以ZEHF^ZEDF， ZEHF随着ZEDF的减小而减小。由于头板21与第一滑轨 16、第二滑轨17和固定铰座20固连，所以在上述连杆夹角减小的情况下，头板21与支撑板 6之间的水平距离增加，进而实现了头枕的展开。在危险工况结束时，控制模块1给电机2触发信号，电机2反转，通过驱动螺杆3旋向 相反的螺纹带动第一滑动螺母7和第二滑动螺母8相背运动，第一滑动螺母7和第二滑动螺 母8距离增加，进而带动第一连杆9和第二连杆IO之间的夹角ZACB增加，第三连杆ll和 第四连杆12之间的夹角ZEDF增加。运动副D、运动副E、运动副H和运动副F在几何上构 成菱形DEHF，所以ZEHF二ZEDF， ZEHF随着ZEDF的增加而增加。由于头板21与第一滑轨 16、第二滑轨17和固定铰座20固连，所以在上述连杆夹角增加的情况下，头板21与支撑板 6之间的水平距离减小，进而实现了头枕的收拢。
权利要求
1. 一种用于追尾碰撞颈部保护的主动头枕机构，其特征在于该机构包括控制模块、驱 动电机和连杆驱动机构，控制模块和驱动电机通过信号线连接；所述的连杆驱动机构包括平 行布置的上十字连杆机构、下十字连杆机构和与电机相连的驱动丝杠；所述的驱动丝杠的两 端设有旋向相反的螺纹，分别与相应的第一滑动螺母(7)和第二滑动螺母(8)相配合；所 述的上十字连杆机构由第一连杆(9)、第二连杆(10)和转动副C组成，下十字连杆机构由 第三连杆(11)、第四连杆(12)和转动副D组成；所述的第一连杆的一端通过转动副与第一 滑动螺母上端面连接，另一端通过含有转动副和滑动副的两自由度的运动副与头板连接；所 述的第二连杆的一端通过转动副与第二滑动螺母的上端面连接，另一端通过含有转动副和滑 动副的两自由度的运动副与头板连接；所述的第三连杆的一端通过转动副与第一滑动螺母的 下端面连接，另一端通过转动副F与第六连杆(15)连接，第六连杆(15)通过转动副H与 头板连接；所述的第四连杆(12)的一端通过转动副与第二滑动螺母下端面连接，另一端通 过转动副E与第五连杆(14)连接，第五连杆(14)通过转动副H与头板连接。
2. 按照权利要求l所述的用于追尾碰撞颈部保护的主动头枕机构，其特征在于所述的 驱动丝杠采用由联轴器连接的两根旋向相反的丝杠构成。
3. 按照权利要求l所述的用于追尾碰撞颈部保护的主动头枕机构，其特征在于所述的 含有转动副和滑动副的两自由度的运动副采用在滑槽中设置转铰的结构；或者采用在滑块上 设置转铰的结构。
4. 按照权利要求l所述的用于追尾碰撞颈部保护的主动头枕机构，其特征在于所述的 转动副C和转动副D共用一根通轴。
5. 按照权利要求l所述的用于追尾碰撞颈部保护的主动头枕机构，其特征在于所述的控制模块采用单片机或车载电脑。
全文摘要
一种用于追尾碰撞颈部保护的主动头枕机构，涉及一种座椅系统头枕部分的结构设计。该机构包括控制模块、驱动电机和连杆驱动机构，控制模块和驱动电机通过信号线连接；所述的连杆驱动机构包括平行布置的上十字连杆机构、下十字连杆机构和与电机相连的驱动丝杠。本发明与主动安全系统相结合，根据汽车主动安全系统对于碰撞发生危险的判断，调整头枕和汽车乘员头部的距离，从而避免和减少在追尾碰撞下汽车乘员颈部的伤害。
文档编号B60N2/48GK101121386SQ20071017526
公开日2008年2月13日 申请日期2007年9月28日 优先权日2007年9月28日
发明者青 周, 李克强, 杜汇良, 喆 林 申请人:清华大学