一种车辆座椅的制作方法

1.本发明涉及根据权利要求1序言部分所述的车辆座椅。
2.具体而言，本发明涉及一种带头枕的座椅，所述头枕应完整安装或连接到所述座椅上，适用于任何由于车辆突然加速以及惯性等原因，可能对驾乘人员头部造成伤害的车辆。


背景技术：

3.众所周知，普通车辆的头枕设置在座椅上部，分为整体式头枕和可拆式头枕。
4.因此头枕可由与座椅相同或相似材料制成，也可与座椅具有不同结构和填充物。机动车头枕一般包含结构芯件，所述芯件可由金属等材料制成，主要用于座椅的固定装置。所述芯件包裹在填充物中，根据头枕目标柔软度，所述填充物可具有不同强度。
5.头枕最重要的一方面无疑是其安全性，在发生撞击等特殊情况导致车辆突然加速时，其反应能力是否可保护驾乘人员头部免受伤害。
6.反应能力通常通过鞭打试验(也称为鞭击测试)等座椅整体表现测试来确定，所述头枕为座椅的其中一部分。所述试验使得驾乘人员能够实现汽车座椅和头枕的动态测试，以评估其反应能力和对颈部软组织的保护程度。鞭打试验流程包括将假人按照真人驾乘人员坐位习惯放置在座椅上，用平行于地面的不同强度脉冲刺激座椅。
7.普通头枕为了满足鞭打试验要求往往会遵循其规定的接触时长和头枕吸收能量，所述要求是否满足可以通过假人头部伤害情况进行评估。
8.鞭打试验准备期间，如果头枕芯件通过机械装置连接到座椅上，使得头枕支撑面能够相对靠背前后移动，头枕应设置在一个预定位置，一般为允许高度的中间位置。
9.如此，接触时长可基于驾乘人员颈部的活动范围进行评估，所述活动范围与头枕相对于靠背的位置有关。
10.此外，关于头枕的另一重要方面是支撑面的舒适性。
11.头枕表面舒适性几乎完全取决于头枕填充物和头枕罩布材料。头枕支撑面一般较硬，以保证头部靠上支撑面时不会陷入头枕。填充物优选制造成能够轻微变形的形态，以保证头枕的结构强度。
12.所述现有技术存在一些重大缺陷。
13.尤其是为了满足鞭打试验要求，头枕支撑面至少在撞击阶段必须保证接触和减速时长在预定阈值范围内。因此，要么头枕由于机械装置等原因相对于靠背的中间位置太过靠前，要么必须将头枕支撑面相对于靠背向前调整。
14.然而，后者存在一个致命缺点，需要同时满足材料撞击反应能力要求和适于驾乘人员头部的舒适性。实际上，如果支撑面靠前，使用过硬填充物的头枕可能会使驾乘人员维持错误体态，颈部前倾，导致出现身体问题，也可能无论驾乘人员如何调整坐姿，倚靠头枕时都感到不舒适。


技术实现要素：

15.在此背景下，本发明的技术任务是设计一种车辆座椅，其能够至少克服上述部分缺点。
16.根据所述技术任务，本发明的一个重要目的是通过消除或降低对于特定处理机制的需求，使得中间位置不再靠前，来获得满足鞭打试验要求的车辆座椅。
17.在这方面，本发明的一个目的是提供一种座椅，所述座椅的头枕在撞击力吸收期间始终具有较高安全性和反应能力。
18.本发明的一个重要目的是提供一种座椅，所述座椅的头枕具有卓越的反应能力和舒适性，保证驾乘人员将头部倚靠在头枕接触面时不会出现任何不适或不愉快的感觉。
19.所述技术任务和具体目标可由权利要求1所述的车辆座椅实现。
20.从属权利要求对优选实施例进行了说明。
附图说明
21.以下参照附图，通过优选实施例的详细说明对本发明的特征和益处进行说明，其中：
22.图1为假人坐于本发明的车辆座椅之上的侧视图，所述车辆座椅可以是配置用于鞭打试验的车辆座椅；
23.图2示出了本发明的车辆座椅头枕中粘弹性泡沫材料的挤压和释放曲线，其中横坐标为挤压百分比，纵坐标为挤压力，左纵坐标单位为牛顿[n]，右纵坐标单位为磅[lb]；
[0024]
图3a为本发明优选实施例中车辆座椅头枕的正视图，其中接触面由垫体构成；
[0025]
图3b为本发明优选实施例中车辆座椅头枕的侧剖视图，所述头枕包含附加的界面层；
[0026]
图4为本发明另一实施例中车辆座椅头枕的侧剖视图，所述头枕包含罩布；
[0027]
图5为本发明另一实施例中车辆座椅头枕的侧剖视图，其中所述罩布之下裹有垫体，所述罩布界定了接触面；
[0028]
图6为本发明另一实施例中车辆座椅头枕的侧剖视图，其中所述垫体包含于支撑部内，所述支撑部界定了接触面；
[0029]
图7为欧盟新车安全评鉴协会(euro ncap)实施的鞭打试验期间测得数值的示例汇总表，所述鞭打试验包括低、中、高等程度脉冲加速度，所述汇总表特别包括接触时长(t
‑
hrc)；
[0030]
图8a为脉冲加速度阈值的示例图，所述示例图横坐标为时间，纵坐标为鞭打试验中等程度脉冲时座椅的加速度；
[0031]
图8b为图8a中各点数值的汇总表；以及
[0032]
图8c为图8a中cd和ef曲线中每秒具体数值的汇总表，所述曲线的加速度增长最大。本发明中的测量、数值、形状以及垂直和平行等几何参照，如果使用了“几乎”、“大约”、“基本上”等类似术语，应理解为忽略生产和/或制造误差导致的测量误差或不准确之处，以及相关测量、数值、形状或几何参照的轻微偏差。例如，这些术语与数值连用时，优选偏差应不超过该数值的10％。
[0033]
此外，当使用“第一”、“第二”、“更高”、“更低”、“主”以及“次”等术语时，不一定表
示顺序、关系优先级或相对位置，也可以简单地用于更清楚地区分不同部件。
[0034]
除非另有说明，否则本发明的数据测量过程应视为在国际标准大气icao(iso 2533：1975)下进行。
具体实施方式
[0035]
附图中标号1指整个本发明的车辆座椅。
[0036]
座椅1优选指一种机动车座椅。然而，座椅1也可用于航空和航海等其他领域，作为其组成部分安装于飞机和船等交通工具上。
[0037]
座椅1优选用来支撑或维持驾乘人员坐姿。因此所述座椅优选包含至少一个坐垫2。
[0038]
所述坐垫2的结构主要用于支撑其上驾乘人员的体重。因此在车辆底部和驾乘人员臀部之间，所述坐垫优选包含至少一个垫体。
[0039]
所述坐垫2还可能包含一个用于支撑驾乘人员背部部分，即靠背，所述靠背和上述垫体能够以整体方式或可拆方式相连。
[0040]
所述坐垫1还包含头枕3。
[0041]
所述头枕3与所述坐垫2以可拆方式相连。所述头枕优选用于支撑驾乘人员的头部，尤其是后颈部分。
[0042]
所述头枕3和所述坐垫2可在发生撞击时减少驾乘人员头部的活动范围，也可在某些情况下支撑驾乘人员的头部。
[0043]
因此所述头枕3可整体方式与所述坐垫2相连，成为其一部分。示例参见所述座椅1，其中所述头枕3与所述坐垫2以整体方式相连，且常用于汽车比赛中。
[0044]
或者，所述头枕3可与所述坐垫2的上部以可拆方式相连，设置于相对于就坐驾乘人员头部的高度。
[0045]
所述固定装置可由互锁接头制成，有些固定装置可拆卸，有些不能，因此所述头枕3与所述坐垫2能够以整体方式或可拆方式相连。
[0046]
所述头枕3优选界定接触面30。
[0047]
所述接触面30为所述头枕3的全部表面，用于在驾乘人员将头部倚靠在所述头枕3上时与其相接触。
[0048]
因此所述接触面30是所述头枕3的一部分，优选根据驾乘人员头部形状进行塑性。
[0049]
更具体地说，所述头枕3优选包含多个部件。所述头枕3尤其优选包含至少一个支撑部31和一个垫体32。
[0050]
所述支撑部31优选连接到所述坐垫2。实际上，所述支撑部是头枕3的一部分，用于直接与所述坐垫2相接触或连接。因此所述支撑部31可包含一种坚硬的材料，比如金属。例如，所述支撑部31可包含芯件和填充物。
[0051]
在此情况下，所述芯件可以是金属、聚合物或复合材料等，所述填充物可包含任意聚合物材料，如发泡聚丙烯和发泡聚苯乙烯。或者，所述支撑部31可只包含填充物材料，或者甚至如上所述，直接与所述坐垫2以整体方式相连，比如连接到所述靠背的上部。所述支撑部31优选包含至少部分弹性泡沫材料。所述弹性泡沫材料可以是聚氨酯、聚酯和聚醚等等。
[0052]
所述垫体32优选为所述头枕3的一部分，其强度低于所述支撑部31。
[0053]
所述垫体优选至少部分由粘弹性泡沫材料制成。适当地，所述垫体32可全部由粘弹性泡沫材料制成，优选由记忆泡沫或低回弹泡沫制成。因此这些材料为优选在初始变形后缓慢回弹的材料。这些材料优选聚氨酯等聚合物。更优选为所述粘弹性泡沫材料为气动粘弹性材料。众所周知，影响粘弹性材料，尤其是上述粘弹性材料回弹为初始状态的实际上有两个力，一是由聚合物分子结构引起的力，一是由泡沫材料内部孔隙结构引起的力。尤其是在压缩后回弹为初始状态时，气动粘弹性泡沫材料的性能主要取决于由泡沫材料内部孔隙结构所引起的力。
[0054]
所述垫体32大体优选为所述头枕3的强变形部分，用于通过形状的改变吸收驾乘人员头部所施加的压力。所述压力可由撞击或简单的支撑导致，可以直接或间接施加在所述垫体32上。
[0055]
实际上，所述垫体32可设置于所述头枕3的不同位置。所述垫体可设置于所述支撑部31之内，作为其的一部分，所述支撑部可界定所述接触面30，所述垫体还可设置于所述支撑部31和所述接触面30之间。或者，所述头枕3可包含罩布34，所述垫体32裹在所述罩布34之内，完全夹在所述支撑部31和驾乘人员头部之间。
[0056]
在此情况下，部分所述罩布34也能界定所述接触面30。在其优选实施例中，所述垫体32优选用于直接承受驾乘人员头部施加的压力。因此所述垫体32优选界定所述接触面30。
[0057]
因此所述接触面30优选至少部分由粘弹性泡沫材料制成。
[0058]
换言之，所述接触面30优选为所述垫体32的一部分，更具体地说，优选为所述垫体直接与驾乘人员头部相接触的一部分。
[0059]
因此所述垫体32优选与所述头枕层3形状一样，接触或直面驾乘人员头部。
[0060]
所述接触或直面驾乘人员头部是指，所述垫体32优选设置于直接接触驾乘人员头部的位置，因此即使有罩布覆盖，也认为所述垫体32直接接触驾乘人员头部或承受驾乘人员头部施加的压力。这是因为一层简单的罩布34无法对头枕压力吸收过程造成任何影响，除非所述罩布34本身就包含吸收部分，比如第二垫体32。
[0061]
如图3～4所示，所述垫体32优选构建于所述支撑部31之内，因此仅能在所述接触面30处从外部进入。
[0062]
因此所述垫体32限定了一种厚度，所述厚度与所述头枕3内部的深度基本成比例。所述垫体32优选厚度为10～50mm。
[0063]
除如上所述外，所述头枕3还可包含界面层33。
[0064]
所述界面层33优选夹在所述支撑部31与所述垫体32之间。这样所述中间层就能形成支撑膜，优选硬度高于所述垫体32。
[0065]
所述界面层33至少部分地比所述支撑部31硬，使得所述头枕3填充部分可用于支撑和维持驾乘人员头部的重量。
[0066]
所述界面层33还可仅包含粘合材料，用于粘合所述支撑部31与所述垫体32。
[0067]
在任何情况下，如上所述，所述接触面30优选至少部分由具有一定特性的粘弹性泡沫材料制成。
[0068]
所述粘弹性泡沫材料优选对于压缩没有反应，且数值与挤压成比例，具有预定的
滞后区域，如图2所示，其中a表示挤压曲线，b表示释放曲线。所述曲线a和b之间划定了滞后区域，所述滞后区域表示材料在释放阶段未恢复的能量。
[0069]
滞后区域的存在和延展优选限定了粘弹性泡沫材料。
[0070]
更详细地说，考虑到取决于滞后区域面积与100倍压缩区域面积之比的阻尼系数比或因子，选择使用粘弹性泡沫材料，其中所述压缩区域指曲线a下方的区域。利用一块边长为100mm，厚度为50mm的单片四边形样品，对阻尼系数进行了测量。
[0071]
或者，也可以利用通过叠加多片材料达到上述厚度的分层样品进行测量。以300mm/min的挤压速度挤压样品至其初始厚度的80％，并以100mm/min的速度持续释放样品。
[0072]
实现所述目的的合适材料优选样品挤压至初始厚度的80％以上时，阻尼系数比大于50％，压缩能量大于50n mm的材料。
[0073]
阻尼系数比范围为50％～80％时更为合适。
[0074]
下文将详细说明粘弹性泡沫材料的一个示例，由多元醇和异氰酸酯混合制成的聚氨酯泡沫。
[0075]
例如，所述粘弹性泡沫材料可包含第一多元醇、第二多元醇和第三多元醇，所述第三多元醇添加了添加剂。所述第一多元醇可包括甘油、乙氧基化合物和丙氧基化合物，羟值为33mgkoh/g。所述第二多元醇可包括聚醚型活性聚氨酯分散体，其固体含量按重量计约为20％，羟值为28mgkoh/g。所述第三多元醇可包括三元醇聚醚均聚物，标称3000mw，羟值为56mgkoh/g。
[0076]
所述添加剂可包括胺催化剂、一种或多种有机硅稳定剂以及二苯基甲烷
‑
4,4'
‑
二异氰酸酯(mdi)与其异构体和高官能度同系物的混合物，其nco含量为20％～33.5％。
[0077]
包含粘弹性泡沫材料的所述垫体32可在耦合到所述支撑部31前制造并塑形，随后通过所述界面层33与之耦合。因此，在此情况下，所述垫体32和所述支撑部31先分别制造和塑形，后耦合到一起。或者，所述垫体32优选配置方式为所述垫体32构建于所述支撑部31内，例如构建于所述支撑部31的壳体内。
[0078]
因此所述支撑部31和所述垫体32可共铸。优选地，所述支撑部31和所述垫体32优选首先通过粘弹性材料层塑形制成，通常所述粘弹性材料的渗透率为5～2000l/m2
‑
sec，压降为50帕斯卡，参照样品厚度为10mm，并且优选随后通过将膨胀液体注入粘弹性层，所述注入过程优选在塑形模具(未示出)中进行，在膨胀之后，所述塑形模具塑造了粘弹性泡沫材料层的形状，即所述垫体32，还塑造了弹性泡沫材料层的形状，即所述支撑部31。
[0079]
或者，还可在塑形模具中设置粘弹性材料层，并在粘弹性材料于塑形模具内部塑形时注入弹性材料。因此两种材料层既可同时注入，也可间隔非常小的时间差注入。
[0080]
膨胀期间，所述膨胀液体吸收部分泡沫材料层，有助于中间层的生成，所述中间层位于粘弹性泡沫材料层和弹性泡沫材料层之间，该中间层部分由粘弹性泡沫材料组成，部分由弹性泡沫材料组成。
[0081]
所述界面层33因此可对应于所述中间层，且一旦膨胀完成，就能作为支撑驾乘人员头部重量的支撑膜，从而显着减少弹性泡沫材料的数量。此外，如上文所解释，所述头枕3还可包含罩布34，当所述罩布与所述支撑部31装配时，所述支撑部31和所述垫体32可相互组装。在此情况下，例如，所述垫体32可为所述罩布34的一部分，所述支撑部31可包括一个
空腔，用于在所述罩布34与所述支撑部31装配时放置所述垫体32。
[0082]
在此情况下，所述接触面30由包含所述垫体32的部分所述罩布34界定。
[0083]
或者，更具体地说，所述罩布的所述垫体32可置于部分所述支撑部31上，向驾乘人员头部鼓出。
[0084]
上述过程中所述罩布34可由多种不同工艺进行加工。
[0085]
例如，当塑形完成后，在所述垫体32插入所述罩布34时，可通过胶水、热封、电焊甚至缝制等工艺将二者接合。第二，所述罩布34可装配到已经结束塑形的所述支撑部31，以组成所述头枕3。
[0086]
或者，还可使用“原位”工艺将所述支撑部31浇铸到所述罩布34之内。本实施例中，所述罩布34可在塑形膜具中进行制造和注入，所述垫体32通过例如上述方式或浇铸塑形附着于所述塑形膜具。
[0087]
然后所述弹性材料可浇铸于所述罩布34之内，膨胀后即可制得所述支撑部31。
[0088]
显然，如在本发明的发明构思范围之内，也可使用其他工艺。
[0089]
优选地，所述头枕3不仅能增加舒适性，支撑驾乘人员头部，还能与上述部件共同生产安全座椅。
[0090]
为说明上述特征，考虑进行针对座椅的鞭打试验。
[0091]
该方面可参考的可靠文本之一是“用于颈部损伤保护测试协议的汽车座椅动态评估”，版本3.1，2011年6月，欧盟新车安全评鉴协会(euro ncap)。
[0092]
所述试验将头枕接触时间(t
‑
hrc)作为评估座椅在鞭打试验中的客观测量结果参数。
[0093]
头枕接触时间的定义为，当所述座椅1突然撞击或加速后，假人头部稳定接触所述头枕3的时间，即持续接触所述头枕超过40ms的时间。
[0094]
接触时间优选以所述假人头部。
[0095]
和所述接触面30之间的接触时间来评估。
[0096]
因此头枕接触时间取决于许多因素：驾乘人员身体的位置、试验期间座椅上假人坐位的平移和滑动、撞击的速度或加速度、距离，尤其是头枕相对于驾乘人员的方向。
[0097]
头枕与驾乘人员之间的距离无法确定，因为其取决于所用参照系统和所述头枕3相对于所述假人的方向等因素，即取决于所述座椅2的结构。因此，必须使用鞭打试验作为通用度量来间接定义所述座椅1的头枕3和驾乘人员头部之间的优选距离。
[0098]
优选地，通过考虑所述接触面30和所述假人100的头部10之间的接触时间来进行距离的评估。
[0099]
所述假人100为任何人形身体，优选满足执行鞭打试验要求的标准。所述头部10同样如此。因此，根据如上所述的标准，所述假人100需摆出参照姿势，且假人100的头部10必须与所述座椅2处于相对位置。
[0100]
如上所述，所述接触面30为所述头枕3的一部分，用于接触驾乘人员或假人的头部，或者承受驾乘人员或假人头部直接施加的压力。
[0101]
因此，如果所述垫体32包含在所述支撑部31之内并且所述头枕3没有罩布覆盖，则其可与所述支撑部31的一部分重合。如果所述垫体32设置在所述支撑部31和驾乘人员头部之间并且没有罩布覆盖，或者预计装配的所述罩布34的厚度基本可以忽略，则所述接触面
30也可与所述垫体的一部分重合。或者，如果所述接触面30设置在所述支撑部31或所述垫体32之间并且具有不可忽略的厚度，或者如果所述罩布34包含所述垫体32，则所述接触面可为所述罩布34的一部分。
[0102]
方便起见，所述头枕3和所述座垫2相附接，使得所述接触面30用于实现小于150ms的头部接触时间，例如在鞭打试验期间，其上设置有所述假人100的所述座椅1承受中等强度脉冲加速度(称为中等强度sled脉冲)。
[0103]
中等强度脉冲加速度试验示例参见图8a。此外，加速度值与时间的具体关系参见图8b和图8c。
[0104]
具体而言，接触时间优选为45～115ms。接触时间为53～95ms时更为合适。
[0105]
优选地，如果设置有所述假人100的所述座椅1承受低等强度(低等强度sled脉冲)和高等强度(高等强度sled脉冲)加速，则接触间隔时间也是有效的。
[0106]
euro ncap试验期间测得的接触时间示例参见图7中的表格。
[0107]
所述脉冲加速度指所述座椅1所承受的脉冲加速度；然而，所述假人100，当然尤其是所述假人100的头部10，承受基本相等和相反的加速度。
[0108]
因此，在评估接触时间时，考虑了euro ncap鞭打试验中采用的评估方法。显然，为测定接触时间，也可考虑根据其他机构的方法进行鞭打试验，例如美国公路安全保险协会(iihs)和美国公路损失数据学会(hldi)。
[0109]
所述接触时间可根据试验加速度转换为距离。显然，所述距离对应于沿着所述假人头部相对于所述头枕3，特别是所述接触面30的运动轨迹所评估的距离，并且可以通过例如已知运动与时间的规律间接获得。
[0110]
此外，优选地，例如，在具有传统座垫的交通工具中，所述接触面30和所述假人100的头部10之间最小距离小于165mm。
[0111]
本发明的车辆座椅1具有许多显着优点。
[0112]
实际上，所述头枕3的所述接触面30的材料和所述头枕3的前推都取决于所述头枕3和所述假人100的头部10之间的接触时间，使得所生产的座椅1能满足鞭打试验的要求。这是通过消除特定处理机制的需要而实现的，所述机制用于前推枕支撑面。
[0113]
所述座椅1还为驾乘人员头部提供了较高舒适性，进一步使得驾乘人员在将头部倚靠在所述头枕3上时不会出现任何不适或不愉快的感觉。
[0114]
所述接触面30的位置和也能用于制造所述接触面30的所述垫体32的材料能够生产一种座椅，其中所述头枕3即使不占据前靠背中间位置也具有足够的反应能力。
[0115]
因此所述座椅1的头枕3体积更小，效率更高。
[0116]
提供了一种垫体32，所述垫体包含粘弹性材料层，因此能够以与挤压不成比例的值对驾乘人员施加的压力做出反应，所述反应负荷均匀分布，持续增加了所述垫体32对驾乘人员头部形状的适应能力。
[0117]
此外，特别是当使用包含气动粘弹性材料的垫体32时，所述垫体32性能不随温度变化，因此所述头枕3如有热敏性，则热敏性降低。
[0118]
本发明可以在权利要求限定的发明构思范围内进行变化。
[0119]
所述范围中，所有细节都可以用等效元素代替，并且可以使用任何材料、形状和尺寸。