汽车车顶坍塌变形主动防护头枕装置及其控制方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种汽车车顶坍塌变形主动防护头枕装置及其控制方法，该头枕装置包括头枕防护机构和电控系统；所述头枕防护机构包括通过头枕支柱铰接在头枕转轴上的头枕；在头枕内部弧形滑道内安装弧形挡板；在座椅内设有头枕卡位释放机构；在座椅底部设有挡板弹射驱动装置，在座椅内部位于头枕支柱前面设有头枕支座；所述电控系统包括红外测距传感器和控制器。该头枕装置能够自动检测车顶的碰撞变形程度，控制座椅头枕向前迅速倾斜，并自动迅速弹出弧形挡板，可瞬间在乘员头部上方形成防护装置，有效抵挡上方冲击，增加乘员生存几率；其控制方法能够有效避免传感器干扰信号使控制装置误动作的现象发生，确保该头枕装置为乘员提供准确有效的保护。

【技术实现步骤摘要】
汽车车顶坍塌变形主动防护头枕装置及其控制方法
本专利技术涉及一种汽车安全头枕，更确切地说，本专利技术特别涉及一种通过检测车顶板与座椅头枕距离变化量来控制汽车座椅头枕运动和变形的汽车车顶坍塌变形主动防护头枕装置及其控制方法。
技术介绍
近些年来，随着汽车数量的增加，因载货汽车超载、超速及其他交通事故造成的侧翻事故频发，在车流密集时还经常发生大货车侧翻倒压在小汽车或大货车所载货物跌落在小汽车上的重大交通事故，小汽车乘客存活率较低，引起重大人员伤亡。目前，国内外针对减少大型车侧翻造成的损失这一问题的解决方案一般是分两个方向：①通过使用ESP等车身电子稳定系统来减少大型车侧翻的概率。②通过加大司机的安全教育和超载超速查处力度，避免此类事故发生。上述方法虽然可以一定程度上预防此类事故发生，但是无法降低此类事故一旦发生造成的小汽车人员伤亡风险。而且随着人们生活水平的提高和工程作业的需要，使小型车的数量不断提高，发生事故的风险就随之增大。根据实际情况，当大车压下时，小汽车人员的生存空间都是由车厢立柱以及座椅的支撑强度来保证。而目前已经产品化应用的主动安全头枕技术主要包括以下两类：一类是以沃尔沃头颈部保护系统(WHIPS)为代表的仅限于后车急速追尾时，座椅靠背向上运动或头枕向前倾斜一角度，用以支撑头部，保护驾驶员颈椎部安全。另一类是翻车保护杠或保护头枕，主要用于敞篷轿车侧翻倾覆时，该保护杠或保护头枕向外伸出避免挫伤成员头部。国内外目前尚没有实际的相关产品。上述二种产品都不能有效抵御大货车侧翻倒压在小汽车或大货车所载货物跌落在小汽车上致使车顶坍塌变形而对乘员造成的伤害，一旦发生事故，小汽车乘客存活率较低，容易造成重大人员伤亡。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种汽车车顶坍塌变形主动防护气囊式头枕装置及其控制方法，该头枕装置能够自动检测车顶的碰撞变形程度，控制座椅头枕向前迅速倾斜，并自动迅速弹出弧形挡板，可瞬间在乘员头部上方形成防护装置，有效抵挡上方的冲击，增加乘员生存几率；其控制方法能够有效避免传感器干扰信号使控制装置误动作的现象发生，确保该头枕装置为乘员提供准确有效的保护。为实现上述目的，本专利技术采用如下技术方案：一种汽车车顶坍塌变形主动防护头枕装置，包括头枕防护机构和相应的电控系统；所述头枕防护机构包括：头枕，其通过头枕支柱铰接在头枕转轴上，所述头枕转轴通过转轴支架固定在座椅内部金属骨架上；弧形挡板，安装在头枕内部的弧形滑道内，事故发生时可由头枕迅速弹出用于保护乘员头部；头枕卡位释放机构，设在座椅内位于头枕支柱后面与座椅内部金属骨架之间，用于对头枕支柱卡位使头枕处于竖直状态，在事故发生时执行释放头枕支柱动作，并使头枕快速翻转；挡板弹射驱动装置，设在座椅底部且与头枕连接，用于事故发生时驱动弧形挡板迅速弹出；头枕支座，设在座椅内部金属骨架上且位于头枕支柱前面，用于对头枕支柱的翻转进行限位；所述电控系统包括：红外测距传感器，其设在座椅上端，用于检测座椅到车顶的距离；控制器，用于接收红外测距传感器的数据信号，并对所述头枕卡位释放机构和挡板弹射驱动装置进行控制。作为进一步优选，所述头枕卡位释放机构是由头枕卡位机构和快速释放机构组成。作为进一步优选，所述头枕卡位机构包括固定在头枕支柱上的头枕连接钩，在座椅靠背处的金属骨架上铰接有头枕固定钩并在头枕固定钩的上、下两侧分别设有磁铁座，在两个磁铁座的前端相对面上分别设有电磁铁A和电磁铁B，初始状态时所述头枕固定钩中部与位于其下面的电磁铁A吸合，且头枕固定钩前端与头枕连接钩相互咬合。作为进一步优选，在头枕固定钩与位于其下方的磁铁座之间设有复位弹簧，用于防止汽车熄火后电磁铁A断电失去吸附力导致头枕防护机构受振动冲击后意外触发。作为进一步优选，位于头枕固定钩上方的电磁铁B下端面为斜面，以便于与摆动后的头枕固定钩充分吸附接触。作为进一步优选，在头枕固定钩的中部上、下端均设有圆柱形凸起，以便于头枕固定钩分别与两侧的电磁铁吸附接触。作为进一步优选，所述快速释放机构为设在头枕支柱与座椅内部金属骨架之间的扭转弹簧，扭转弹簧的一端固定在所述座椅内部金属骨架上、另一端紧靠在头枕支柱的外表面平面上。作为进一步优选，所述挡板弹射驱动装置包括一个高压气源，高压气源的输出端通过电磁阀和导气管连接所述头枕内部的弧形滑道底部，用于接收控制器的指令并输出高压气体推动弧形挡板迅速弹出。作为进一步优选，所述控制器包括单片机、电磁铁驱动放大电路、电磁阀驱动放大电路和电源模块；其中单片机用于接收红外测距传感器的数据信号，并输出控制信号；所述电磁铁驱动放大电路用于接收单片机输出的控制信号并触发头枕卡位释放机构的电磁铁；所述电磁阀驱动放大电路用于接收单片机输出的控制信号并触发挡板弹射驱动装置的电磁阀；所述电源模块的输入端分别与车载电源的正负端连接，电源模块的输出端分别与单片机、电磁铁驱动放大电路和电磁阀驱动放大电路的电源输入端连接，用于为控制器提供电源。一种汽车车顶坍塌变形主动防护头枕装置的控制方法，包括如下步骤：1)将计数变量i设置为零；2)通过控制器读取红外测距传感器测得的距离信号数据h；3)执行判断所述数据h是否小于距离阈值h0，如果否则返回该方法第1)步，如果是则进行下一步；4)将距离阈值h0设置为测得的数据h,使阈值h0更新，并将所述变量i加1，之后判断变量i是否小于3，如果变量i小于3，则返回第2)步；如果变量i大于等于3，则进行下一步；5)由所述控制器发出控制信号，控制电磁铁A断电释放头枕固定钩，电磁铁B通电吸附头枕固定钩，使头枕固定钩前端与头枕连接钩脱离，头枕在快速释放机构的作用下向前翻转一角度后停靠在头枕支座上；6)通过所述控制器输出控制信号并触发挡板弹射驱动装置的电磁阀，驱动弧形挡板由头枕迅速弹出，实现主动防护。本专利技术的有益效果是：1、该头枕装置通过红外测距传感器能够检测车顶到座椅的距离，从而自动检测出车顶所受的碰撞剧烈程度，若发生剧烈变形，则通过控制器能够快速控制头枕防护机构的头枕向前倾斜转动，并通过挡板弹射驱动装置驱动弧形挡板迅速弹出，可瞬间在乘员头部上方形成防护装置，有效抵挡来自上方的冲击，维持乘员生存空间，增加乘员生存几率；能够有效抵御大货车侧翻倒压在小汽车或大货车所载货物跌落在小汽车上致使车顶坍塌变形而对乘员造成的伤害，最大限度降低由大车侧翻或所载货物侧翻跌落等事故而引起的小汽车乘员伤亡率。2、该头枕装置将头枕与弧形挡板巧妙地结合起来，使头枕发挥更大的保护作用；头枕能够向前快速翻转一定角度，能够有效增大保护范围；可移植性好，可以安装在不同的车辆上。3、该头枕装置的控制方法通过多次读取红外测距传感器的数据信号，能够有效避免传感器干扰信号使控制装置误动作的现象发生，确保该头枕装置为乘员提供准确有效的保护。附图说明图1是本专利技术的结构示意图。图2是本专利技术头枕的保护状态示意图。图3是本专利技术头枕卡位释放机构的结构示意图。图4是图3中头枕释放后的示意图。图5是本专利技术的头枕与头枕支柱的连接示意图。图6是本专利技术弧形挡板弹出时的结构示意图。图7是本专利技术弧形挡板限位机构的结构示意图。图8是图7的A-A剖视图；图9是图7的弧形挡板弹出后的示意图。图10是本专利技术电控系统的组成框图。图11是本专利技术控制方法的控制流程框图。图中本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种汽车车顶坍塌变形主动防护头枕装置，其特征是：包括头枕防护机构和相应的电控系统；所述头枕防护机构包括：头枕，其通过头枕支柱铰接在头枕转轴上，所述头枕转轴通过转轴支架固定在座椅内部金属骨架上；弧形挡板，安装在头枕内部的弧形滑道内，事故发生时可由头枕迅速弹出用于保护乘员头部；头枕卡位释放机构，设在座椅内位于头枕支柱后面与座椅内部金属骨架之间，用于对头枕支柱卡位使头枕处于竖直状态，在事故发生时执行释放头枕支柱动作，并使头枕快速翻转；挡板弹射驱动装置，设在座椅底部且与头枕连接，用于事故发生时驱动弧形挡板迅速弹出；头枕支座，设在座椅内部金属骨架上且位于头枕支柱前面，用于对头枕支柱的翻转进行限位；所述电控系统包括：红外测距传感器，其设在座椅上端，用于检测座椅到车顶的距离；控制器，用于接收红外测距传感器的数据信号，并对所述头枕卡位释放机构和挡板弹射驱动装置进行控制。

【技术特征摘要】
1.一种汽车车顶坍塌变形主动防护头枕装置，其特征是：包括头枕防护机构和相应的电控系统；所述头枕防护机构包括：头枕，其通过头枕支柱铰接在头枕转轴上，所述头枕转轴通过转轴支架固定在座椅内部金属骨架上；弧形挡板，安装在头枕内部的弧形滑道内，事故发生时可由头枕迅速弹出用于保护乘员头部；所述弧形挡板为压成圆弧形的金属板；头枕卡位释放机构，设在座椅内位于头枕支柱后面与座椅内部金属骨架之间，用于对头枕支柱卡位使头枕处于竖直状态，在事故发生时执行释放头枕支柱动作，并使头枕快速翻转；挡板弹射驱动装置，设在座椅底部且与头枕连接，用于事故发生时驱动弧形挡板迅速弹出；头枕支座，设在座椅内部金属骨架上且位于头枕支柱前面，用于对头枕支柱的翻转进行限位；所述电控系统包括：红外测距传感器，其设在座椅上端，用于检测座椅到车顶的距离；控制器，用于接收红外测距传感器的数据信号，并对所述头枕卡位释放机构和挡板弹射驱动装置进行控制。2.根据权利要求1所述的汽车车顶坍塌变形主动防护头枕装置，其特征是：所述头枕卡位释放机构是由头枕卡位机构和快速释放机构组成。3.根据权利要求2所述的汽车车顶坍塌变形主动防护头枕装置，其特征是：所述头枕卡位机构包括固定在头枕支柱上的头枕连接钩，在座椅靠背处的金属骨架上铰接有头枕固定钩并在头枕固定钩的上、下两侧分别设有磁铁座，在两个磁铁座的前端相对面上分别设有电磁铁A和电磁铁B，初始状态时所述头枕固定钩中部与位于其下面的电磁铁A吸合，且头枕固定钩前端与头枕连接钩相互咬合。4.根据权利要求3所述的汽车车顶坍塌变形主动防护头枕装置，其特征是：在头枕固定钩与位于其下方的磁铁座之间设有复位弹簧，用于防止汽车熄火后电磁铁A断电失去吸附力导致头枕防护机构受振动冲击后意外触发。5.根据权利要求3或4所述的汽车车顶坍塌变形主动防护头枕装置，其特征是：位于头枕固定钩上方的电磁铁B下端面为斜面，以便于与摆动后的头枕固定钩充分吸附接触。6.根据权利要求3或4所述的汽车车顶坍塌变形主动防护头枕装置，其特征是：在头枕固定钩的中部上、下端均设有圆...

【专利技术属性】
技术研发人员：王军年，赵东炎，任傲，付铁军，
申请(专利权)人：吉林大学，
类型：发明
国别省市：吉林;22