CN1066107C - 一种新型汽车司机座椅 - Google Patents

Abstract

一种新型汽车司机座椅，在汽车发生碰撞时，能使司机迅速离开危险区，同时汽车自动刹车，解决的方案为：座椅底部有四只内圈宽度大于外圈的轴承，锁开座椅由一个通电后产生冲击力的控制器来完成，当汽车碰撞时，装在保险杠和驾驶室上的由金属管和金属棒构成的开关被撞闭合，导通汽车上的蓄电池，此时，电刹车磁吸使制动的机构动作，同时，控制器拉开座椅的锁柱，在弹簧的作用下，司机座和人沿轨道后面的方向运动，使司机得到了保护。

Description

一种新型汽车司机座椅

本发明涉及一种新型汽车司机座椅，特别是一种具有安全保护装置的新型汽车司机座椅。

汽车在行驶过程中发生碰撞事故而使司机和前排乘员受伤害的原因有多种，其中之一是汽车与前方物品相撞时汽车及前排乘员因惯性碰到方向盘、仪表板或其他凸入物伸入驾驶室中而遭伤害，为了避免和减轻这种伤害，制成当前方发生撞击时，与方向盘连接的方向机柱向车头方向溃缩一部分，如德国奥迪(Audi)汽车，有些汽车前方保险杠制成蜂巢式(如法国雷诺汽车)，而使用安全带和安全汽袋是目前通常汽车使用的方法(如德国的奔驰、宝马等)，但在很多情况下，这几种被动保护的办法仍不能避免因惯性太大或前方凸入物伸入驾驶室内造成的伤害。为此，本发明人经过多年潜心研究，设计了一种汽车司机座椅，在发生碰撞事故时，座椅连同人一起向后面运动，在一定情度上减少或避免凸入物或变型的驾驶室铁板、仪表板、方向盘对司机或前排乘员的伤害，该座椅已获得中国专利(CN90216512·7)，其设计方案是：座椅支架通过四只球形滚轮安装在两根与汽车纵向方向相同的管形轨道上，经过弹簧和传感器的作用，使汽车碰撞到前方物体时，整个座椅和人也随着向后移动，这样就可使司机和前排乘员减少因凸入物、仪表板、方向盘等刺、挤而受伤的机会，但这种座椅还存在着一些不足之处：那就是自动接触器由两片互相绝缘的金属片组成，在实践中本人发现此种片状自动接触器存在着明显的缺点，那就是不容易接通电源，后来本发明人又发明了一种新的自动接触器，那就是在金属棒外面用容易变形的金属管套住，金属管和金属棒之间用若干个绝缘垫圈分隔开，金属管和金属棒各为导线连接端，并且已同时申请了中国专利(申请号为：91225017.8、91102670.3)、美国专利。其中美国专利已获批准(专利号为：US005167421A)。但本人在大量实践中又发现了上述的二种汽车司机座椅还存在着不少缺点：(1)因座椅支架的宽度不可调整，难以保证座椅支架与轨道配合得适当，不易形成批量生产；(2)座椅支架下面的四只球形轴承与轨道的摩擦力较大，有时不够灵活；(3)采用的电磁控制器是靠静力(磁力)拔开座椅的锁柱，所需电流大，有时可能拔不开锁柱，可靠性不高。

本发明的目的是提供一种能克服现有技术的不足之处，使汽车碰撞时，座椅向后移动更为可靠，电磁控制更灵敏，更有效地保护汽车司机或前排乘员的生命安全。

本发明是这样实现的：座椅包括座垫、座椅靠背、升降支承架等，其特征是：升降支承架通过螺钉装在上固定铁板上，此铁板通过四只轴承和垫片、轴承轴、螺钉、调整杆、螺帽安装在轨道上，上固定铁板上装有通电后能产生冲击力的电磁控制器，电磁控制器的线路接到装在汽车保险杠和驾驶室上的自动接触器上，然后与电制动磁吸相接，轨道后端装有缓冲物和防反冲钩，座椅靠背侧面还装有安全带。前面所述的上固定铁板两侧面分别有一块支撑板，此支撑板分别对称地有两个直径大于轴承轴直径的圆孔；支撑板内侧、轴承轴上套有直径小于轴承外圈直径的垫圈(如果采用内圈宽度大于外圈宽度的轴承者，则不用此垫圈)；轴承轴上套有滚珠轴承和弹簧档柱，此弹簧档柱在轴向上有一直径大于轴承轴直径的圆孔；轴承轴上还套有细杆或腰状杆螺钉，此螺钉有在轴向上有一直径大于轴承轴直径的圆孔且外表面有一段螺纹；细杆或腰状杆螺钉上有调整杆，此调整杆在轴向上有与细杆或腰状杆螺钉配合的内螺纹，用来调整支撑板的宽度，使支撑板与轨道有最佳的配合；所述的轨道为两条，它们平行与汽车是在纵向上安装在汽车驾驶室地板上；两轨道的尾端中点装有防反冲钩；上固定铁板上还有使座椅复位用的具有螺孔的复位铁块；上固定铁板上还装有一新型电磁控制器，此电磁控制器由冲击杆、锁柱、上、下锁座，冲击杆柱头，线圈等组成。

实现本发明防碰撞保安的工作过程如下：当汽车碰到障碍物时，装在保险杆和驾驶室上的自动接触器被撞变形，使电磁控制器和电制动磁吸通电而产生磁力，冲拉开锁柱，座椅和人在弹簧或其他力的作用下沿轨道向后方运动，同时电制动磁吸使汽车制动部分动作，使汽车自行制动，从而保护了司机和前排乘员的安全，使损失减少。

下面结合附图描述本发明的具体结构和详细工作原理。

图1是本发明提出的一种新型汽车司机座椅实施例的正面图。

图2是该实施例的侧面图及电磁控制器、电制动磁吸与自动接触器、电源电路的连接图。

图3是图2中沿着BB方向的轴承轴、轨道、调整支撑板宽度的调节部分的剖面图。

图4是调整支撑板宽度的螺钉的视图。

图5是调整杆53的视图。

图6是电磁控制器30沿着A-A方面的剖面图。

图7A是冲击杆柱头63的沿轴中心线的剖视图。

图7B是冲击杆柱头63的正视图。

图8A是实施例1锁柱61的沿轴中心线的剖视图。

图8B是实施例1锁柱61的正视图。

图9A是实施例1上锁座25的沿轴中心线的剖视图。

图9B是实施例1上锁座25的正视图。

图10A是实施例1下锁座22的沿轴中心线的剖视图。

图10B是实施例1下锁座22的正视图。

图11A是冲击杆62的沿轴中心线的剖视图。

图11B是冲击杆62的正视图。

图12A是实施例2锁柱的沿轴中心线的剖视图。

图12B是实施例2锁柱的正视图。

图13A是实施例2上锁座的沿轴中心线的剖视图。

图13B是实施例2上锁座的正视图。

图14A是实施例2下锁座的沿轴中心线的剖视图。

图14B是实施例2下锁座的正视图。

图15A是实施例3锁柱的沿轴中心线的剖视图。

图15B是实施例3锁柱的正视图。

图16A是实施例3上锁柱的沿轴中心线的剖视图。

图16B是实施例3上锁柱的正视图。

图17A是实施例3下锁座的沿轴中心线的剖视图。

图17B是实施例3下锁座的正视图。

图18A是实施例4锁柱的沿轴中心线的剖视图。

图18B是实施例4锁柱的正视图。

图19A是实施例4上、下锁座的沿轴中心线的剖视图。

图19B是实施例4上、下锁座的正视图。

图20是实施例5采用的电磁控制器－直升电机沿轴中心线的剖视图。

图21是实施例5采用的直升电机的正视图。

实施例2与实施例1不同之处是其中的锁柱采用沿轴中心线的剖面投影上部份为矩形，下部份为梯形的形状，锁座作出与锁柱配合的变化，其余与实施例1相同。

实施例3与实施例1不同之处是其中的锁住采用沿轴中心线的剖面投影上部分为梯形，下部分为矩形的形状，锁座相应作出与锁柱配合的变化，其余与实施例1相同。

实施例4与实施例1不同之处是锁柱采用沿轴中心线的剖面投影为矩形，上、下锁座作出与锁柱配合的变化，其余与实施例1相同。

实施例5与实施例4不同之处是电磁控制器30采用直升电机，其余与实施例4相同。

本发明包括安全带1、2、3、5，如图1所示，(6)为使座椅复位用的螺钉；(7)为螺母，(12)为复位铁块且有与(6)配合的螺孔，要想使座椅释放后复位，由于弹簧的作用，用人力很难使其复位，这时只要将(7)旋近(6)，将(6)拧进复位铁块(12)中，如图2所示，然后拧动螺帽7(7与16接触处可放上垫圈)，使座椅向前移动，差不多复原时，关闭K₂，使电磁控制器30动作，拉开锁柱61，复位后断开K₂，使锁柱落下锁住座椅，旋出并拿走螺钉6，这时座椅处于正常使用状态。电磁控制器30动作时另一电制动控制器46也动作，可见，K₂还可以作为出车前检查司机座是否失灵用，应急时也可以使用，8为座椅支架上固定铁板，9为固定座椅升降器19铁板，螺钉10、20、10’、20’为固定铁板9用，11、18为轴承轴。13、17、13’、17’为固定轨道孔，可在轨道内侧或外侧。14、57为支撑板，26、26’、31、31’为固定电磁控制器螺钉，15、55为推动座椅位移的弹簧(图中10’、20’、13’、17’、26’、31’未画出)。29为防反冲钩，装在轨道上固定板尾端，28为防反冲钩上开孔，当座椅后移时，轴18与29碰撞，由于防反冲钩外表面光滑且与水平夹角大于90°故29会向上升，18越过29原静止状态的位置后，29在重力的作用下自由下落，将18钩住，使座椅和人不能反弹向前，29’为缓冲海棉，16为轨道前盖板，27为后盖板，孔27’为人为压29尾端使29钩端上升后使座椅释放，32为升降器螺钉，松动32，升降器柱33能上升或下降，34为固定座垫铁板，35为座垫伸前缩后控制杆，37为改变靠背40倾斜度的圆盘，38、39为控制靠背倾斜度机构用螺钉(关于座垫伸前缩后装置、靠背倾斜度控制机构属于现有技术，在此不再叙述)。K₁为电源总开关，41为外部为薄壁金属管、内部为硬质金属棒，金属棒与金属管之间有若干绝缘垫圈构成的接触器，金属管接汽车上的蓄电池W的负极，金属棒接电磁控制器30、46的各一条引出线(见图2)。将41装在汽车保险杠和驾驶室上，汽车碰撞时，41被撞后变型，金属棒和金属管接解，导通汽车上的蓄电池W，而使电磙控制器30和电制动磁吸46动作(见图2)，42为原汽车刹车连杆孔，原汽车人为刹车时，孔42运动方向沿纸面指向读者，43为电制动杠杆支点孔，44为电制动杠杆，45为电制动链条，链条长度略大于原刹车连杆孔42的最大行程，人用脚制动时，45能自行伸缩，而电制动磁吸46不受任何影响，46内部磁吸活动头的行程略大于链条45的长度，这样就保证了当46接通时，使汽车得到了大的制动力。21为下轨道固定铁板。下面就本司机座椅的心脏－电磁控制器及轨道、轴承特征作进一步的叙述。

图3是沿着轴11的轴线B-B方向的剖面图，其中15、55为压缩弹簧(也可以装在轨道外侧)。47、56为弹簧档柱，为圆筒结构(另一轴上的47’、56’图中未画出)。48、59、48’、59’为内圈宽度大于外圈宽度的特殊轴承，否则普通轴承者就分别在轴承的外侧放上垫片49、58、49’、58’，如图3所示，49、58、49’、58’为此司机座的关键特征之一的垫圈(图中轴承48’、59’、垫圈49’58’未画出)，装上此垫圈或采用内圈宽度大于外圈宽度的轴承和轨道高度选择得适当，就保证了轴承在运动的过程中，阻力极小，理由就是由于垫圈的半径和档柱47、56、47’、56’的半径都小于轴承的外圈的半径，同时支撑板14、57与轨道60、23有合适的间隙，这样就保证了司机座在运动中任何东西都不能直接与转动的轴承外圈的侧面接触，故司机座运动自如轻快。50、50’为细杆或腰状杆的在纵向上有一直径略大于轴11或轴18直径圆孔的螺钉(图中50’未画出)，50、50’的形状如图4所示。54、52为垫圈，53为一端为螺母，另一端为圆筒，内有与螺钉50配合的内螺纹的调整杆，调整杆的形状如图5所示，51为螺母，作为压紧53用，防备53松动，(51或省略掉)。装配时，先将51旋进50的中间细杆中，再将53也向细杆方向旋进，然后将轴11穿过支撑板57，再穿过垫圈58，再穿过轴承59，弹簧顶柱56，垫圈54，细杆螺钉50再穿过弹簧档柱47、轴承48、垫圈49、支撑板14，再分别在轴承轴两边放上垫圈，螺母(先不要拧紧)，然后旋出53，这时两只轴承59、48将分别向两边移动，合适后(两边支撑板不大感到左、右摆动，运动又轻快为合适)拧紧轴两边螺母和旋出细杆中的螺母51，并且使其压紧53即可，轨道的高度大于轴承外圈的直径，范围为0.03～0.80毫米为宜，另外一轴18的装配与轴11的装配法相同，或将47与50一起加工成一体，53与56一起加工或一体，省去垫圈54。图6是图2中的电磁控制器30沿着A-A方向的剖面图，63为冲击杆柱头，形状如图7A图7B所不，61为锁柱，形状如图8A图8B所示，锁柱的中间孔直径略大于冲击杆62的直径；而62的形状如图11所示，25为上锁座，形状如图9A图9B所示，25焊接在8上，22为下锁座，形状如图10A图10B所示，焊接在上固定轨道板24上，将冲击杆62没有阶梯的一端从锁柱61小端穿进，大端(指外径)穿出后，再穿进63后使62与63铆紧(或焊接)好，即得此新型电磁控制器的活动部分。冲击杆伸出锁柱的正下方，锁柱或制成象图12A图12B所示的上部分为圆筒形，下部分为有锥度的形状，这时所对应的上锁座如图13A图13B所示，下锁座哪图14A图14B所示。锁柱或做成象图15A图15B中所示的上部分有锥度，下部分为圆筒的形状，所配用的上锁座如图16A图16B所示，下锁座如图17A图17B所示。锁柱或制成象图18A图18B中所示的圆筒形(这时所配用的上锁座、下锁座的形状都与图19A图19B中所示的形状相同，只不过是下锁座比上锁座略矮。64为薄壁铜管或薄壁铝管)。67为外壳，68为顶盖，69为通气孔，也可以供检查锁柱是否到位用。

当汽车发生磁撞时，装在汽车保险杠和驾驶室上接触器被撞变型，电磁控制器中的线圈65与汽车蓄电池接通而有电流通过，控制器固定柱66产生吸力而将冲击杆柱头63吸起，由于62与63焊接在一起，62也与63一起向上运动，即将与锁柱碰撞瞬间，已具有速度V，设冲击杆柱头、冲击杆、锁柱的质量分别m₆₃、m₆₂、m₆₂，并且锁柱61碰撞后的速度为V¹¹，以锁柱为研究对象，向上方向为正，据动量定理，锁柱61受到打击力F为：

(F-m₆₁g)Δt=m₆₁V¹¹    (1)

以63、62、61为系统，设V¹为碰撞后冲击杆柱头、冲击杆具有的速度得：(m₆₃+m₆₂)V=(m₆₆+m₆₂)V¹+m₆₁V¹¹     (2)联立(1)、(2)式解得： $F=\frac{(m_{63}+m_{62})(V-V^1)}{\mathrm{\Δt}}+m_{61}g------\left(3\right)$

不难看出V＞＞V’，而它们之间的碰撞可以认为是弹性碰撞，故Δt很小。故(3)可变为： $F=\frac{(m_{63}+m_{62})V}{\mathrm{\Δt}}+m_{61}g$

由于Δt很小，故锁柱61受到的打击力F将很大，而此时冲击杆柱头63已运动到接近固定柱66的地方，而电磁力是距离越近，作用力将急剧增加，设此时63受到的电磁力为F’，不难看出，此时锁柱61受到的拉力F_总为打击力F与电磁力F’的代数和。即：F_总=F+F’，而且F＞＞F’，(m₆₃+m₆₂)＞＞m₆₁，这时锁柱61将随63、62一起向上运动。

另一实施例的新型电磁控制器30采用剖视图为图20中所示的直升电机。外表形状如图21所示，其中包括冲击杆70、下锁座71、为上锁座72、锁柱73、冲击杆柱头轴74、磁场线圈75、81、电枢线圈76、由硅钢片迭压而成的冲击杆柱头77、磁铁固定螺钉78、磁场铁蕊79(与上述对称的不再多述)；电机壳80，电机顶盖82。×表示线圈的电流离开读者指向图纸，表示电流方向离开图纸指向读者，不难看出，通电后，根据左手定则，可知电枢(即冲击杆柱头77)受到一个方向向上的力，故77同70一起向上运动；最后给73一个打击力后将一起向上运动，也达到了控制司机座的目的，83为柱头轴孔，电枢线圈接头可以从此引出，84为柱头轴74运动轨道，柱头轴74或制成矩形，当然，锁柱73或制成象图12A、图15A、图18A中所示的形状，但锁座也应作相应的变化即可。

Claims (9)

1、一种新型汽车司机座椅，包括座垫、座椅靠背，升降支承架、自动接触器，以及碰撞缓冲装置，其特征在于：座椅的上固定铁板由两块支撑板通过四只轴承、四只垫圈、两条轴承轴、两条在轴向上有圆通孔的螺钉、四只弹簧档柱、两个调整杆安装在两条轨道上，上固定铁板上装有控制座椅的新型电磁控制器，此电磁控制器的线路接到装在汽车保险杠和驾驶室上的自动接触器上，然后与电制动磁吸相接，轨道上固定板尾端装有防反冲钩。

2、根据权利要求1所述的司机座椅，其特征是：锁柱采用沿轴线方向截面投影为矩型的形状，或一部分为梯形，一部分为矩形，或全部为梯形的形状，锁座根据锁柱的形状作相应的变化。

3、根据权利要求1所述的司机座椅，其特征是：电磁控制器的冲击杆是与冲击杆柱头连接，锁柱是套在冲击杆上。

4、根据权利要求1所述的司机座椅，其特征是：轨道的高度大于轴承的外圈直径为0.03～0.80mm。

5、根据权利要求1所述的司机座椅，其特征是：支撑板内则面所需的垫圈的直径小于轴承外圈的直径。

6、根据权利要求1所述的司机座椅，其特征是：座椅所需的轴承或采用内圈宽度大于外圈宽度的轴承。

7、根据权利要求1所述的司机座椅，其特征是：弹簧档柱的直径小于轴承外圈的直径；或将两个挡柱分别与螺钉加工成一个整体，另外两个挡柱分别与调整杆加工成一个整体。

8、根据权利要求1所述的司机座椅，其特征是：控制座椅的电磁控制器或采用直升电机。

9、根据权利要求1所述的司机座椅，其特征在于：上固定铁板上焊有一块复位用的且有螺孔的铁块。

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