[发明专利]用于车辆和飞机座椅的、具有足部保护的减震机构

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于将在碰撞过程中的加速度减小至最小的方法和装置，所述碰撞过程发生于例如机动车事故中、飞机坠毁中、爆炸及其类似情况中。

背景技术

在由于地雷或爆炸物引起的车辆碰撞和爆炸的情况下，造成损伤的主要原因在于经历的极端推动力；人体随着时间的持续，对的加速度具有有限的忍耐度(如图9为损伤级别的图表，损伤级别为加速度(单位g，Y轴)与时间(X轴)的函数，[Eiband A.et al，1959])。为了减少所经历的最大推动力，必须增加人体将其初速度改变为最终速度经过的距离，或者，增加经历所述加速度的时间。例如，在车辆与刚性墙的迎面碰撞中，乘员的身体将在一定距离内经历从车的初速度至零速度的改变。所述初速度和该距离决定所经历的加速度。如果增加所述距离，所述初速度将减少。必须注意的是，乘客将经历最大可能接受的推动力或较少的推动力，这可通过使用具有合适设计的能量吸收元件或增加乘员行程的装置，或二者的结合来实现。连接乘员与车辆其余部分的理想能量吸收器将可接受的最大的应力传递至所述乘员，或至少在最小行程后达到该级别。无论传递给该能量吸收器的应力级别是多少，它都传递该级别的应力。

现有技术的解决方式为提供减震座椅，该减震座椅基于不同类型的弹性或塑性形变或金属元件的断裂或由金属和/或复合材料制成的可折叠的栏架或可压碎的蜂窝状物等。一些可用的解决方案展示了包括原始座椅和内置集成的能量吸收机构的完整系统。

例如，美国专利4204659提供了一种由传统的减震器与易碎膜串联在一起组成的能量吸收器。然而应力-应变曲线指定包括最初的高峰，随后为一低谷，随后恒定中间力的平稳阶段[第1列第53行]。将发现该曲线实际上不是最理想的，因为所述理想的能量吸收器可迅速达到最大可接受的应力，并在总的可用行程中保持这个级别。此外，该设计依赖于传统的减震器和其他元件，这是比本申请所需的设计更复杂的设计。

美国专利5131470公开了一种单事件能量吸收器，该单事件能量吸收器用于所谓的在井眼的射孔枪。该能量吸收器被设计为当应力超过一定量时，发生弹性形变，从而吸收机械能。不像弹簧，由这样的元件吸收的所述机械能作为热量被释放，而不会储存起来。应该理解的是，这种能量吸收器可用于设计好的系统中，例如在机动车辆事故中吸收震动。美国专利5131470公开的所述能量吸收器采用螺旋盘绕形式圆柱体或蜂窝矩阵，这两种方式都是为了在压缩状态时吸收能量。本发明的目的在于在张力下吸收能量，允许与仅在压缩状态吸收能量的元件不同的结构。此外，美国专利5131470的能量吸收器提供某种固定的应力-应变曲线，而只能通过制造不同参数的元件才能改变该曲线。本发明的一个目的是提供一种装置，该装置的参数由引入所述装置体内的单纹决定。这使得该装置以单一形式被大规模的生产，并针对特定应用的需要。

美国专利4791243提供了一种盘绕装置，用于长行程的塑性形变和随后的能量吸收。该装置允许相对于装置尺寸的大的形变，例如，所述形变可为所述装置长度的20倍。该装置包括平面盘绕元件，当其受到的应力大于一定量时，该平面盘绕元件将伸展开。然而该装置提供某些固定的应力-应变曲线，仅仅当改变制造元件的不同参数(例如线圈的平面厚度，每圈的厚度，以及线圈的外径)时，才可改变该曲线。在上述该装置的应用中，也就是说电塔以这种方式连接，为了防止由于相邻塔的倒下而引起的一个塔倒下，所述准确的应力-应变曲线是或多或少不相关的，主要要求在于高的形变能力。如果是用于保护人体的装置，在碰撞或爆炸的情况下，清楚的是，既然人体仅仅可抵抗一定的最大应力而不受损伤，那么准确的应力-应变曲线是最重要的。如果在仍提供相同反应力时，增加行程，那么必须增加螺旋的长度。这将增加所述装置的外径，从而增加所述装置的体积。在体积、高度和/或重量限定的应用中，与体积和重量不增加从而不增加行程的装置相比，该发明是有缺点的。在所述电塔的应力消失的应用中，所述装置的体积和重量是不相关的，但是应该理解，在飞机或车辆中，可允许的该装置的重量和体积将受到限制。