专利名称：具有追尾保护功能的座椅安全装置及其控制方法
技术领域：
本发明涉及一种座椅安全装置，尤其是一种具有追尾保护功能的座椅安全装置及其控制方法。
背景技术：
近年来，我国的交通事故死亡率呈下降趋势，但是，汽车追尾事故已成为交通事故中的主要“杀手”。在汽车追尾事故中，小车追尾大货车事故所造成的伤亡绝对比例是最高的，交警部门曾对该类事故做了一个抽样调查，调查结果令人震惊，小车发生和大货车追尾事故时，人员伤亡几乎是每车必有。经过调查发现，大多追尾事故中所造成死亡的原因，都是因为小车直接钻入大货车尾部，致使小车自身的安全 保护系统完全丧失防护功能，从而导致悲剧的发生。小轿车的车头离地高度一般是70至80厘米高，而大货车尾部距离地面是100厘米以上，这个高度刚好是驾驶员头部和胸部的高度。虽然货车尾部的防撞护栏在发生追尾事故时所起的缓冲作用较小，但是却能防止小汽车钻进汽车尾部；如果货车尾部没有设置防撞护栏，一旦追尾，小车则会钻进货车底盘。但现实的情况是，为了省油和省事，不少在道路上行驶的货车尾部都不会安装防撞护栏；即使安装了的，也大多不符合国家质检总局颁布的《汽车和挂车侧部和后下部防护要求》强制标准。中国专利授权公告号CN2902789，授权公告日2007年5月23日，专利名称为“保护驾驶员的汽车安全座椅”中公开了一种保护驾驶员的汽车安全座椅，包括有座垫支架、坐垫、靠背支架、靠背，其中座垫设置在座垫支架上，靠背设置在靠背支架上，其特点是还包括有一个连接座垫支架与靠背支架的调角器，所述调角器包括有活动架、固定架、拨叉和手柄，其中手柄的前端设有突出臂，该突出臂上设有通孔，该通孔内穿有牵引销，该牵引销上连接有牵引绳，该牵引绳的中部绕在直流电机的转轴上，其另一端与电磁开关前端的钩环相连接，直流电机、电磁开关与设置在汽车头部或顶部的碰撞开关相连接并受其控制。该汽车安全座椅在发生汽车相碰撞或追尾事故时，使靠背向后倒下，保证驾驶员有足够的空间来躲避方向盘的撞击。但是，虽然“保护驾驶员的汽车安全座椅”在发生汽车相碰撞或追尾事故时能为驾驶员提供足够的空间来躲避方向盘的撞击，由于大多小轿车的安全气囊触动装置被安设于车头前面，只有当轿车前部受到撞击时，安全气囊才会被触动弹出，而如果轿车的整个前身直接进入到货车底部，即使AB柱的变形可以消耗一定的碰撞能量，但安全气囊由于无法启动，坐在小轿车前排座位的驾乘人员的人身安全则完全失去保障，可能出现驾驶员头部卡在货车车厢与轿车座位之间，而方向盘则顶在胸前，从而造成司机被卡死于座椅上，导致司机的生还几率下降。
发明内容
为了克服现有技术的不足，本发明提供了一种结构简单，当判断汽车追尾前车无法避免的情况下，实现靠背支架释锁的具有追尾保护功能的座椅安全装置。本发明解决其技术问题所采用的技术方案是一种具有追尾保护功能的汽车安全装置，包括汽车座椅以及带气囊控制装置的安全气囊，所述汽车座椅包括座垫支架，通过转轴与座垫支架连接的靠背支架，用于靠背支架角度调节的调角器，及用于解除调角器对靠背支架角度限制的释锁装置，设有传感器，用于测定前方障碍物的距离和接近速度；控制单元，根据所述传感器的输出信号进行碰撞判断，当与障碍物的距离和接近速度均达到阈值时判定为碰撞不可避免，即向释锁装置发出靠背释锁信号且向所述气囊控制装置发出气囊开启信号。本发明中调角器可用于调节靠背支架和座垫支架间的角度关系，并且当靠背支架调至合适角度后，调角器将通过锁止件锁定靠背支架和座垫支架间相对位置，使得靠背支 架保持所需角度不变。而释锁装置能根据需要改变锁止件的位置，从而解除调角器对靠背支架的角度限定，实现靠背支架角度无限制的转动；或者直接毁坏性地去除锁止件，从而使得靠背支架的角度限定被解除。另外，如果碰撞发生时安全气囊才爆炸开启，可能对驾驶人造成不必要的伤害，因此为了避免安全气囊对驾驶人的伤害，所以当控制单元判断无法避免碰撞而开启释锁装置，且释锁装置解除对靠背支架锁定的同时，可以预先开启安全气囊。在释锁装置对靠背支架释锁后，驾驶人因为惯性继续向前运动，然后驾驶人撞击安全气囊反弹后向后靠倒，从而对驾驶人起到多重安全保护。本发明不仅结构简单，而且可自动判断汽车追尾是否可避免，如果判断汽车追尾无法避免，则通过释锁装置解除靠背支架角度的限制，同时安全气囊被打开，以对驾驶人起到双重保护，由此可避免因撞击后方向盘顶压驾驶人而造成驾驶人受伤或死亡的情况。本发明主要用于本车追尾前车时，对本车驾驶员进行追尾保护，而当后车追尾本车时则没有效果。进一步设置为所述调角器中带有解锁手柄或解锁销钉，所述释锁装置中带有驱动所述解锁手柄或解锁销钉的驱动机构。采用上述技术方案，调角器中对靠背支架的角度限定的锁止件为解锁手柄或解锁销钉，其中，调角器中锁止件为解锁手柄时，通过解锁手柄使得靠背支架相对座垫支架间的转动被限定死。当调角器包括与所述转轴同轴设置且与靠背支架固定的大齿板；通过第一铰接轴与座垫支架转动连接，且与大齿板上凸齿相互啮合的小齿板；通过第二铰接轴与座垫支架转动连接，且用于顶推小齿板压紧大齿板的解锁手柄；用于驱动解锁手柄顶推小齿板的回位弹簧。解锁手柄包括握持段和顶推凸轮，握持段和顶推凸轮的中部为第二铰接轴，当大齿板和小齿板啮合时，则大齿板将受到小齿板在绕转轴周向的限位，同时，由于顶推凸轮的长度较长，当手驱动握持段绕转轴转动时，解锁手柄的顶推凸轮端部将抵压于小齿板上背向大齿板的部位，从而使得小齿板压紧大齿板，也即小齿板和大齿板间始终保持啮合，进而限制与大齿板固定连接的靠背支架的转动，也即靠背支架角度被限定，其中回位弹簧能始终保证解锁手柄处于顶推小齿板的状态。进一步设置为还设有用于检测当前车速的车速检测器，所述控制单元还用于对比当前车速与市区车速限定值，且将当前车速达到市区车速限定值作为进行所述碰撞判断的前提。采用上述技术方案，如果车辆是在市区内行驶，可能因为前车与自身距离过小或一些拐弯处物体对座椅安全装置判断的干扰，会出现一些误判情况出现，因此在该座椅安全装置中设定一个市区车速(速度阀值)，以便控制单元先进行碰撞判断，如果判断是属于市区行车，即使发生碰撞，控制单元也不会产生靠背释锁信号。我国大多数高速公路的最低限速值为60km/h，因此该市区车速限定为60km/h，该市区车速被记录于控制单元内，通过控制单元判断，只有当前车速(绝对速度)大于或等于60km/h时，控制单元才会产生靠背释锁信号，也即汽车安全装置才能正常工作，反之则不产生靠背释锁信号。本发明解决其技术问题所采用的技术方案是一种汽车的追尾保护方法，测定前方障碍物的距离和接近速度进行碰撞判断，当与障碍物的距离和接近速度均达到阈值时判定为碰撞不可避免，即解除汽车的 靠背支架与座垫支架之间的角度约束且开启安全气囊。进一步设置为所述汽车的靠背支架与座垫支架通过转轴铰接，还设有用于靠背支架角度调节的调角器，及用于解除调角器对靠背支架角度限制的释锁装置，所述解除汽车的靠背支架与座垫支架之间的角度约束时通过所述的释锁装置解除调角器对靠背支架角度的限制。进一步设置为还包括实时的对比当前车速与市区车速限定值，且将当前车速达到市区车速限定值作为进行所述碰撞判断的前提。进一步设置为所述调角器中带有解锁手柄或解锁销钉，所述释锁装置中带有驱动机构，判定碰撞不可避免时通过所述的驱动机构控制所述解锁手柄或解锁销钉。本发明的有益效果是通过判断车辆在市区还是高速上行驶，如果在高速上行驶，则在预判车辆会发生不可避免的碰撞的时候，通过控制单元控制释锁装置解除调角器对靠背支架的角度限制，同时打开安全气囊，从而最大限度地避免因撞击后方向盘顶压驾驶人而造成驾驶人受伤或死亡的情况。
图I为本发明第一种实施例的结构示意图。图2为本发明实施例的原理框图。
具体实施例方式下面结合附图对本发明作进一步描述如图I、2所示，本实施例包括汽车座椅以及带气囊控制装置的安全气囊(未画出)，而汽车座椅包括铺设有座垫的座垫支架I，通过转轴21与座垫支架I连接的靠背支架2，用于可调节靠背支架2角度在座垫支架I上角度的调角器3，及用于解除调角器3对靠背支架角度2限制的释锁装置4。为了在车辆发生追尾时保护驾驶人的安全，用于测定前方车辆距离并产生相应距离信号(距离信号包含的是自身距前车的距离值)的超声波传感器5，用于接收距离信号并计算出相对接近速度的控制单元，在控制单元内预先储存有市区车速、安全接近速度和安全距离。座垫支架I的底部设有与座垫支架I滑动配合的滑轨。由于超声波是一种振动频率高于声波的机械波，由换能晶片在电压的激励下发生振动产生的，它具有频率高、波长短、绕射现象小，特别是方向性好、能够成为射线而定向传播等特点，所以采用超声波传感器5来测定前车与自身间的距离，此处除了超声波传感器5外，还可以采用光电式位移传感器。其中，预先设定的市区车速、安全接近速度和安全距离是作为判断的阀值存在。如市区车速阀值为60km/h，安全接近速度阀值为50km/h，安全距离阀值为4. 2m。当车辆的当前车速大于或等于60km/h时，同时，若通过超声波传感器5测得前车距自身的实际距离小于或等于安全距离4. 2m，相对接近速度(自身靠近前车的相对速度)大于或等于安全接近速度50km/h时，释锁装置4将自动打开，此时控制单元判断碰撞无法避免并产生靠背释锁信号，随之靠背释锁信号发送给释锁装置4，而释锁装置4将控制调角器3解除对靠背支架2的角度限制；反之则不产生靠背释锁信号，而释锁装置4不工作。由于国内大多数高速公路的最低限速值为60km/h，故当车辆的当前车速小于60km/h时，且安全距离和接近速度满足阀值要求，则控制单元判断车辆是在市区行驶而不产生靠背释锁信号；反之则产生靠背释锁信号。这是因为当车辆在市区内行驶时车速较慢，发生碰撞的危害性也不大，如果在这种情况下也控制释锁装置工作，会造成不必要的麻烦，所以在市区内若发生碰撞，则通过传统的位于车辆上的碰撞传感器触发安全气囊打开即可对驾驶人起到保护作用。
用于调节靠背支架2与座垫支架I间角度的调角器结构已是常规技术，调角器3包括与转轴21同轴设置且与靠背支架2固定的大齿板31 ;通过第一铰接轴321与座垫支架I转动连接，且与大齿板31上凸齿相互啮合的小齿板32 ;通过第二铰接轴331与座垫支架I转动连接，且用于顶推小齿板32压紧大齿板31的解锁手柄33 ;用于驱动解锁手柄33顶推小齿板32的回位弹簧34。解锁手柄33包括握持段和顶推凸轮，握持段和顶推凸轮的中部为第二铰接轴331，当大齿板31和小齿板32啮合时，则大齿板31将受到小齿板32在绕转轴21周向的限位，同时，由于顶推凸轮的长度较长，当手驱动握持段绕转轴21转动时，解锁手柄33的顶推凸轮端部将抵压于小齿板32上背向大齿板31的部位，从而使得小齿板32压紧大齿板31，也即小齿板32和大齿板31间始终保持啮合，进而限制与大齿板31固定连接的靠背支架2的转动，也即靠背支架2角度被限定，其中回位弹簧34能始终保证解锁手柄33处于顶推小齿板32的状态。如果当手握住握持段，并使得解锁手柄33克服回位弹簧34作用力绕第二铰接轴331转动，则解锁手柄33将解除对小齿板32的顶推作用，此时与大齿板31固定连接的靠背支架2则可自由转动。用于解除调角器3对靠背支架2角度限制的释锁装置4也已经是一项常规技术，本实施例举其中一种技术方案进行限定。释锁装置4包括用于驱动解锁手柄33端部绕第二铰接轴331转动，并解除解锁手柄33对小齿板32顶推的电磁铁41 ;用于接收来自控制单元的靠背释锁信号，并控制电磁铁41通断电的继电器42。当释锁装置4中的继电器42将接收控制单元发出的靠背释锁信号，并且导通电磁铁41的电路，电磁铁41产生磁力并吸引解锁手柄33的顶推凸轮，使得解锁手柄33克服回位弹簧34的作用而绕第二铰接轴331转动，则小齿板32失去顶推力后绕第一铰接轴321转动，从而解除与大齿板31间的啮合，那么与大齿板31固定连接的靠背支架2即失去角度限定作用，在碰撞发生时发生后倒。释锁装置除了如图i中所示的结构外，该释锁装置还可以采用驱动电机和绕设于驱动电机输出轴上的钢索结合的结构。其中钢索一端与解锁手柄33的顶推凸轮连接，当释锁装置接收到靠背释锁信号后，驱动电机工作并使得钢索被拉紧，由此解锁手柄33上顶推凸轮绕第二铰接轴331转动并解除对小齿板32的限位，从而解除调角器3对靠背支架2角度限制。如果碰撞发生时安全气囊爆炸开启，可能对驾驶人造成不必要的伤害，而且，当碰撞传感器感应到碰撞然后再打开安全气囊需要时间反应，为了保证安全气囊也能及时地打开，所以车辆上除了安装有安全气囊外，还装有用于控制安全气囊打开的气囊控制装置。当控制单元判断无法避免碰撞而开启释锁装置4，同时开启安全气囊，从而对驾驶人起到全面周到的保护。本发明中，根据安全需要在储存器内预先输入安全接近速度和安全距离；其中距离传感器5实时监测前方车辆的距离并将所测得的距离信号发送给控制单元；而控制单元将所接收到的距离信号与安全距离进行比较，同时计算出前车和自身之间的相对接近速度，当距离信号小于或等于安全距离，且相对接近速度大于或等于安全接近速度时，控制单元产生相应的靠背释锁信号，当距离信号大于安全距离，或相对接近速度小于安全接近速度时，控制单元均不产生靠背释锁信号；当释锁装置4接收到靠背释锁信号时，释锁装置4控制调角器3解除对靠背支架2的角度限定，当释锁装置对靠背支架释锁后，驾驶人因为惯性继续向前运动，然后驾驶人撞击安全气囊反弹后向后靠倒，从而对驾驶人起到多重安全保护。本专利不仅结构简单，而且可自动判断汽车追尾是否可避免，如果判断汽车追尾无法 避免，则通过释锁装置4使得座椅后倒，从而避免因为撞击后方向盘顶压驾驶人而造成驾驶人的受伤或死亡。
权利要求
1.一种具有追尾保护功能的汽车安全装置，包括汽车座椅以及带气囊控制装置的安全气囊，所述汽车座椅包括座垫支架，通过转轴与座垫支架连接的靠背支架，用于靠背支架角度调节的调角器，及用于解除调角器对靠背支架角度限制的释锁装置，其特征是设有 传感器，用于测定前方障碍物的距离和接近速度； 控制单元，根据所述传感器的输出信号进行碰撞判断，当自车与障碍物的距离和接近速度均达到阈值时判定为碰撞不可避免，即向释锁装置发出靠背释锁信号且向所述气囊控制装置发出气囊开启信号。
2.根据权利要求I所述的具有追尾保护功能的汽车安全装置，其特征是所述调角器中带有解锁手柄或解锁销钉，所述释锁装置中带有驱动所述解锁手柄或解锁销钉的驱动机构。
3.根据权利要求I或2所述的具有追尾保护功能的汽车安全装置，其特征是还设有用于检测当前车速的车速检测器，所述控制单元还用于对比当前车速与市区车速限定值，且将当前车速达到市区车速限定值作为进行碰撞判断的前提。
4.一种汽车的追尾保护方法，其特征是测定前方障碍物的距离和接近速度进行碰撞判断，当与障碍物的距离和接近速度均达到阈值时判定为碰撞不可避免，即解除汽车的靠背支架与座垫支架之间的角度约束且开启安全气囊。
5.根据权利要求4所述的汽车的追尾保护方法，其特征是所述汽车的靠背支架与座垫支架通过转轴铰接，还设有用于靠背支架角度调节的调角器，及用于解除调角器对靠背支架角度限制的释锁装置，所述解除汽车的靠背支架与座垫支架之间的角度约束时通过所述的释锁装置解除调角器对靠背支架角度的限制。
6.根据权利要求5所述的汽车的追尾保护方法，其特征是还包括实时的对比当前车速与市区车速限定值，且将当前车速达到市区车速限定值作为进行所述碰撞判断的前提。
7.根据权利要求6所述的汽车的追尾保护方法，其特征是所述调角器中带有解锁手柄或解锁销钉，所述释锁装置中带有驱动机构，判定碰撞不可避免时通过所述的驱动机构控制所述解锁手柄或解锁销钉。
全文摘要
本发明公开了一种具有追尾保护功能的汽车安全装置，包括汽车座椅以及带气囊控制装置的安全气囊，汽车座椅包括座垫支架，通过转轴与座垫支架连接的靠背支架，用于靠背支架角度调节的调角器，及用于解除调角器对靠背支架角度限制的释锁装置，设有传感器，用于测定前方障碍物的距离和接近速度；控制单元，根据传感器的输出信号进行碰撞判断，当与障碍物的距离和接近速度均达到阈值时判定为碰撞不可避免，即向释锁装置发出靠背释锁信号且向气囊控制装置发出气囊开启信号。本发明可自动判断汽车追尾是否可避免，如果判断汽车追尾无法避免，则通过释锁装置和气囊控制装置对驾驶人进行保护，以避免因撞击后方向盘顶压驾驶人而带来的受伤或死亡。
文档编号B60N2/42GK102862498SQ20121033620
公开日2013年1月9日 申请日期2012年9月12日 优先权日2012年9月12日
发明者周健 申请人:周健