[发明专利]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

权利要求书

1.一种汽车车顶坍塌变形主动防护气囊式头枕装置，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；

安全气囊，其嵌入并安装在头枕内，事故发生时爆破展开用于保护乘员头部；

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；

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：

碰撞传感器，其设在车顶板上，用于检测车顶的碰撞程度；

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，用于接收碰撞传感器和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安全气囊进行控制。

2.根据权利要求1所述的汽车车顶坍塌变形主动防护气囊式头枕装置，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气囊式头枕装置，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气囊式头枕装置，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气囊式头枕装置，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气囊式头枕装置，其特征是：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。

7.根据权利要求2所述的汽车车顶坍塌变形主动防护气囊式头枕装置，其特征是：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。

8.根据权利要求1所述的汽车车顶坍塌变形主动防护气囊式头枕装置，其特征是：所述控制器包括单片机、电磁铁驱动放大电路和电源模块；其中单片机用于接收碰撞传感器和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机构的电磁铁；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的电源输入端连接，用于为控制器提供电源。

9.根据权利要求8所述的汽车车顶坍塌变形主动防护气囊式头枕装置，其特征是：所述电磁铁驱动放大电路是由光电耦合器、三极管放大电路和续流二极管连接而成。

10.一种汽车车顶坍塌变形主动防护气囊式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)通过控制器读取碰撞传感器测得的碰撞强度加速度信号P和红外测距传感器测得的距离信号h；

3)由所述控制器执行判断碰撞强度加速度信号P是否大于加速度阈值P₀，同时判断距离信号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)将阈值P₀、h₀分别设置为测得的数据P、h值，使阈值P₀、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)通过所述控制器控制启动安全气囊点火装置，使安全气囊迅速充气膨胀弹出，实现主动防护。