技术领域
[0001] 本
发明涉及用于能量吸收的机构，特别地，涉及能量吸收器。
背景技术
[0002] 在许多情形下，期望在机械机构中引入诸如由能量吸收器提供的减震功能，以减少在碰撞和撞击期间产生的
力。
[0003]
汽车撞毁事故中造成颈椎过度屈伸损伤的常见原因是汽车驾驶员背后遭到撞击。下文中，将把汽车驾驶员称为座椅乘坐者。一个示例是超车车辆与
前方车辆碰撞。另一个示例是座椅乘坐者被压向膨胀的气囊的前方碰撞。又一个示例是儿童坐在背对汽车行驶方向的座椅中的前方碰撞。因此，在汽车座椅中可能理想的是使用能量吸收机构的另一个示例。
在碰撞时，能量吸收机构可用于吸收能量，使得在碰撞期间作用于汽车座椅乘坐者上的力减小。
[0004] 使用能量吸收器的另一个示例是在加工机械中的各种类型的限位阻尼器中的碰撞保护。
[0005] 使用能量吸收器的又一个示例是
飞行器的起落装置。
[0006] 在为了避免
生物或机械损伤而期望吸收在碰撞(或撞击)期间产生的能量的一些情况下，预先并不知道碰撞(或撞击)将有多严重。这意味着，在许多情况下，能量吸收机构是根据一些特定情况(诸如，统计学上有可能的事件)设计的。
[0007] 例如，在IRCOBI Conference 2013中Anders Kullgren等人的“Development of Whiplash Associated Disorders for Male and Female Car Occupants in Caras Launched since the 80s in Different Impact Directions”中，得到的结论是，相比于男性，当前汽车中头颈保护对女性的效果较差。
[0008] 依据上文，因此需要一种灵活的能量吸收机构。
发明内容
[0009] 因此，本发明的一个目的是提供一种灵活的能量吸收机构。
[0010] 在防止颈椎过度屈伸损伤的情况下，能量吸收取决于碰撞时刻的状况(诸如，碰撞车辆之间的速度差异、车辆重量和座椅乘坐者重量)。这些参数影响碰撞(或撞击)的严重度。因此，已经认识到，应该使能量吸收机构能适于碰撞(或撞击)的严重度。
[0011] 本发明的特定目的因此是提供一种灵活的能量吸收机构，该灵活的能量吸收机构具有调整其能量吸收能力，以使碰撞(或撞击)所造成损伤的
风险最小。例如，能量吸收能力能适于针对碰撞(或撞击)的不同严重度并且针对碰撞(或撞击)中牵涉到的人员的不同身体尺寸和重量使碰撞(或撞击)所造成损伤的风险最小。
[0012] 因此，根据第一方面，提供了一种能量吸收器。该能量吸收器包括杆，所述杆沿着纵轴延伸并且被布置成在力沿着纵轴作用在杆上时沿着纵轴移动。所述能量吸收器包括沿着所述纵轴延伸的第一能量吸收装置和第二能量吸收装置。所述能量吸收器包括联接机构，所述联接机构用于将所述第二能量吸收装置联接到所述杆。所述杆被布置成在所述杆沿着所述纵轴移动时启动所述第一能量吸收装置的能量吸收。所述联接机构包括至少一个力传递元件，所述力传递元件被布置成在被至少一个触发元件启动时将力从所述杆传递到所述第二能量吸收装置。所述触发元件被布置成当所述杆沿着所述纵轴移动时经受触发负载，其中，所述触发负载与所述杆的速率成比例，使得更高的速率导致更高的触发负载。所述触发元件以在加载时相对于该触发元件的未加载
位置可移位的方式布置，并且同时被在所述触发负载的相反方向上作用的限制力限制移位。所述触发元件被布置成当所述杆的速率高于第一预定非零量时进行移位，以启动所述力传递元件，用于将所述第二能量吸收装置联接至所述杆并且启动所述第二能量吸收装置。
[0013] 有利地，这提供了一种灵活的能量吸收机构。
[0014] 有利地，这提供了具有调整其能量吸收能力的一种灵活的能量吸收机构。
[0015] 这种能量吸收器可以适用于需要以机械的方式吸收能量的情形。示例包括(但不限于)在吸收汽车碰撞期间产生的能量以抑制碰撞力、吸收飞行器着陆期间(在起落装置和地面跑道撞击时)起落装置和地面跑道之间产生的力导致的能量以及吸收加工机械中的能量。
[0016] 根据一个实施方式，该能量吸收器包括杆，所述杆沿着纵轴延伸并且被布置成在力沿着纵轴作用于杆上时沿着纵轴移动。所述能量吸收器包括沿着所述纵轴延伸的第一能量吸收装置和第二能量吸收装置。所述能量吸收器包括联接机构，所述联接机构用于将所述第二能量吸收装置联接到所述杆。所述杆被布置成在所述杆沿着所述纵轴移动时启动所述第一能量吸收装置的能量吸收。所述杆和所述联接机构被布置成，使得所述杆沿着纵轴的移动造成所述联接机构绕着纵轴旋转。所述联接机构被布置成通过当所述联接机构的旋转比第一预定非零量快时联接所述第二能量吸收装置来启动所述第二能量吸收装置的能量吸收。因此，所述能量吸收器具有逐个顺序接合能量吸收装置的能力。
[0017] 根据一个实施方式，所述杆带
螺纹和
花键，并且所述第二联接机构被布置成在所述力沿着所述纵轴作用在所述杆上时绕着所述纵轴旋转。因此，根据这个实施方式，所述能量吸收器包括平移(非旋转)杆和旋转环；防止杆旋转，并且旋转环一直旋转，直到速率超过第一预定非零量为止。然后，旋转环接合杆的花键并且停止旋转，从而启动所述第二能量吸收装置的能量吸收。
[0018] 根据一个实施方式，所述杆带螺纹，并且所述杆被布置成在所述力沿着所述纵轴作用在所述杆上时绕着所述纵轴旋转。因此，根据这个实施方式，所述能量吸收器包括旋转杆并且所述旋转杆的联接装置接合非旋转的第二能量吸收装置。
[0019] 根据第二方面，提供了一种以机械的方式进行能量吸收的车辆座椅，所述车辆座椅包括至少一个根据第一方面的能量吸收器。
[0020] 要注意，第一方面和第二方面的任何特征可酌情应用于任何其他方面。同样地，第一方面的任何优点可同等地应用于第二方面，反之亦然。根据以下的详细公开、随附的独立
权利要求书以及根据
附图，将清楚所涵盖实施方式的其他目的、特征和优点。
[0021] 通常，权利要求书中使用的所有术语将是根据其在技术领域中的一般含义来解释的，除非本文中另外明确定义。对“元件、设备、组件、装置、步骤等”的所有引用将被开放地解释为引用元件、设备、组件、装置、步骤等的至少一个实例，除非另外清楚阐述。本文中公开的任何方法的步骤不一定以所公开的严格次序来执行，除非清楚阐述。
附图说明
[0022] 现在，将通过示例的方式参照附图描述本发明，在附图中：
[0023] 图1a至图1g示意性示出根据第一实施方式的能量吸收器的不同视图；
[0024] 图2a至图2g示意性示出根据第二实施方式的能量吸收器的不同视图；
[0025] 图3a至图3h示意性示出根据第三实施方式的能量吸收器的不同视图；
[0026] 图4a至图4b示意性示出根据第四实施方式的能量吸收器的不同视图；
[0027] 图5a和图5b示意性示出能量吸收装置；
[0028] 图6示意性示出车辆座椅；
[0029] 图7示意性示出车辆；以及
[0030] 图8a至图8c示出模拟结果。
具体实施方式
[0031] 现在，在下文中将参照附图更充分地描述本发明，在附图中示出本发明的一些实施方式。然而，本发明可按许多不同形式来实施并且不应该被理解为限于本文中阐述的实施方式；相反，通过示例的方式提供这些实施方式，使得本公开内容将是彻底和完全的，并且将把本发明的范围充分传达给本领域的技术人员。在整个描述中，相同的标号表示相同的元件。
[0032] 一般而言，提供了可被视为机械自适应减震机构的能量吸收器。一般而言，可通过沿着杆的纵向方向
串联布置的多个能量吸收元件来实现能量吸收。能量吸收器可由作用于能量吸收元件的杆和多个
活塞组成。
[0033] 现在，参照示意性示出根据实施方式的能量吸收器及其部分的图1a、图1b、图1c、图1d、图1f、图1g、图2a、图2b、图2c、图2d、图2e、图2f、图2g、图3a、图3b、图3c、图3d、图3e、图3f、图3g、图3h、图4a、图4b。图1a是根据第一实施方式的能量吸收器1a的侧视图。图1b是在图1a中的切线B-B截取的图1a的能量吸收器1a的剖视图。图1c是图1b中的能量吸收器1a的部分c的剖视图。图1d是图1b中的能量吸收器1a的部分d的剖视图。图1e是图1b中的能量吸收器1a的部分e的剖视图。图1f是图1b中的能量吸收器1a的部分f的剖视图。图1g是图1b中的能量吸收器1a的部分g的剖视图。图2a是根据第二实施方式的能量吸收器1b的侧视图。图
2b是在图2a中的切线B-B截取的图2a的能量吸收器1b的剖视图。图2c是图2b中的能量吸收器1b的部分c的剖视图。图2d是图2b中的能量吸收器1b的部分d的剖视图。图2e是在图2a中的切线A-A截取的图2b的能量吸收器1b的部分e的剖视图。图2f是图2b中的能量吸收器1b的部分f的剖视图。图2g是图2b中的能量吸收器1b的部分g的剖视图。
[0034] 图3a是根据第三实施方式的能量吸收器1c的侧视图。图3b是在图3a中的切线B-B截取的图3a的能量吸收器1c的剖视图。图3c是图3a的能量吸收器1c的另一剖视图。图3d是在图3c中的切线G-G截取的图3a的能量吸收器1c的剖视图。图3e是图3b中的能量吸收器1c的部分e的剖视图。图3f是图3d中的能量吸收器1c的部分f的剖视图。图3g是在图3c中的切线E-E截取的图3c的能量吸收器1c的部分的剖视图。图3h是图3f中的能量吸收器1c的部分f的侧视图。图4a是根据第四实施方式的能量吸收器1d的剖视图。图4b是在图4a中的能量吸收器1d的部分b的剖视图。
[0035] 能量吸收器1a、1b、1c、1d包括杆8。杆8沿着纵轴z延伸。杆8被布置成当力F沿着纵轴z作用于杆8时沿着纵轴z移动。如以下将进一步公开的，杆8可绕着纵轴z以可旋转的方式或以不可旋转的方式布置。
[0036] 为了吸收能量，能量吸收器1a、1b、1c、1d设置有能量吸收装置。特别地，能量吸收器1a、1b、1c、1d包括第一能量吸收装置4a和第二能量吸收装置4b。如以下将进一步公开地，能量吸收器1a、1b、1c、1d可包括至少一个其他能量吸收装置4c。第一能量吸收装置4a和第二能量吸收装置4b沿着纵轴z延伸。因此，第一能量吸收装置4a和第二能量吸收装置4b可被视为沿着纵轴z串联布置。
[0037] 杆8被布置成沿着纵轴z移动，从而插入穿过至少第二能量吸收装置4b。另外，杆8被布置成在杆8沿着纵轴z移动时激活第一能量吸收装置4a的能量吸收。杆8可被布置成在杆8沿着纵轴z移动时
马上启
动能量吸收或者只有在已经沿着纵轴z移动一定距离之后才启动能量吸收。
[0038] 第二能量吸收装置4b和杆8通过联接机构7、9、39、45机械连接。特别地，能量吸收器1a、1b、1c、1d包括第一能量吸收装置4a和第二能量吸收装置4b。如以下将进一步公开的，能量吸收器1a、1b、1c、1d包括用于将第二能量吸收装置4b联接到杆8的联接机构7、9、39、45。联接机构7、9、39、45包括至少一个力传递元件。所述至少一个力传递元件被布置成在被至少一个触发元件启动时将力从杆8传递到第二能量吸收装置4b。
[0039] 触发元件被布置成在杆8沿着纵轴z移动时经受触发负载。触发负载与杆8的速率成(线性或非线性)比例，使得较高的速率导致较高的触发负载。如以下将进一步公开的，可通过液压或气压、通过
磁场、或通过
离心力形成触发负载。
[0040] 触发元件能在加载时相对于其未加载位置能相对移位地布置，同时，被在触发负载的相反方向上作用的限制力限制移位。可通过销、
弹簧、线、
粘合剂、磁体、
熔焊、钎焊、摩擦元件或其任何组合来提供在触发负载的相反方向上作用的限制力。
[0041] 触发元件被布置成当杆8的速率高于第一预定非零量时进行移位，以启动力传递元件，用于将第二能量吸收装置4b联接至杆8以及启动第二能量吸收装置4b。以下，将进一步公开确定第一预定非零量的元件和参数的示例。
[0042] 如以下将进一步公开的，联接机构7、9、39、45可设置在杆8上或与第二能量吸收装置4b关联的元件上。
[0043] 另外，杆8和联接机构7、9、39、45可被布置成，使得杆8沿着纵轴z的移动造成联接机构7、9、39、45绕着纵轴z旋转。然而，如以下将进一步公开的，杆8和联接机构7、9、39、45的其他布置也是可能的。
[0044] 因此，杆8和至少第二能量吸收装置4b之间的联接机构7、9、39、45可因杆8沿着纵轴z的移动而被触发。特别地，联接机构7、9、39、45可被布置成当联接机构7、9、39、45的旋转比第一预定非零量快时通过将第二能量吸收装置4b联接到杆8来启动第二能量吸收装置4b的能量吸收。
[0045] 因此，能量吸收器1a、1b、1c、1d具有依次顺序接合能量吸收装置4a、4b、4c的能力。例如，在正施加的力F对应于联接机构7、9、39、45的旋转不快于第一预定非零量时，至多第一能量吸收装置4a接合。在杆8已经沿着纵轴z移动一定距离时，第一能量吸收装置4a接合。
这个一定距离可以是零距离。然后，一旦正施加的力F对应于联接机构7、9、39、45的旋转快于第一预定非零量，第二能量吸收装置4b也就接合。另外，如以下将公开的，一旦正施加的力F对应于联接机构7、9、39、45的旋转快于第二预定非零量，第三能量吸收装置4c也就可接合，等等。
[0046] 现在，将更详细地公开杆8可被如何布置成启动第二能量吸收装置4b的能量吸收。
[0047] 例如，可通过设置在杆8和联接机构7、9、39、45之间的离心联接机构7、9、39、45来实现启动。特别地，联接机构7、9、39、45可以是离心联接机构7、9、39、45。杆8随后可被布置成通过离心联接机构7、9、39、45来启动第二能量吸收装置4b的能量吸收。例如，离心联接机构7、9、39、45可包括触发元件。触发元件能在联接机构7、9、39、45绕着纵轴z旋转时和作用于触发元件的离心力超过一值时径向移位。这个值总体上取决于第一预定量和触发元件的
质量(和/或质量分布)。
[0048] 例如，触发元件可被布置成在绕着相对于因杆移动造成的旋转的轴倾斜的轴和径向偏离的轴进行另外旋转时能相对于纵轴径向移位。例如，触发元件可被布置成通过平移运动能相对于其旋
转轴径向移位，其中，触发元件的
重心与因杆移动造成的旋转的轴径向偏离。
[0049] 可通过将触发元件绕着与杆8的纵轴z平行和径向偏离的轴旋转来实现触发元件的径向移位。特别地，触发元件可被布置成在触发元件绕着与纵轴z平行和径向偏离的轴旋转时能径向移位。另选地，可通过将触发元件绕着与杆8的纵轴z垂直和径向偏离的轴旋转来实现触发元件的径向移位。特别地，触发元件可被布置成在绕着与纵轴z垂直和径向偏离的轴旋转时能径向移位。
[0050] 触发元件的径向移位可受到限制，使得在低于对应于第一预定非零量的旋转速度时，限制触发元件径向移位。特别地，离心联接机构7、9、39、45可包括限制元件。限制元件被布置成防止在联接机构7、9、39、45绕着纵轴z不比第一预定非零量快地旋转时能径向移位。
[0051] 各能量吸收装置的一端可被轴向固定。因此，当杆8沿着纵轴z移动时，各能量吸收装置的一端保持固定。各能量吸收装置的另一端可在进行其能量吸收时随杆8一起沿着纵轴z移动，从而迫使能量吸收装置被机械压缩。
[0052] 能量吸收器1a、1b还可包括活塞元件5a、5b、5c。各能量吸收装置4a、4b、4c可与各个活塞元件5a、5b、5c关联。然而，可能的是，并非所有能量吸收装置4a、4b、4c与各个活塞元件5a、5b、5c关联。各活塞元件5a、5b、5c可在其端部之一被轴向固定。
[0053] 可通过将杆8联接到活塞元件5a、5b、5c从而在轴向方向上对能量吸收装置4a、4b、4c施压来实现能量吸收装置4a、4b、4c的启动。特别地，杆8可被布置成通过与活塞元件5a、
5b、5c中的各个活塞元件接合来启动各能量吸收装置4a、4b、4c的能量吸收，其中，接合造成各活塞元件5a、5b、5c对其各个能量吸收装置4a、4b、4c施压。
[0054] 可按特定次序对能量吸收装置施压。例如，可在对第二能量吸收装置4b施压之前对第一能量吸收装置4a施压。能量吸收器1a、1b可被构造成，使得活塞中的一个一直
接触其对应的能量吸收装置，同时其他活塞可在给定条件下启动，以对其对应能量吸收装置施压。特别地，第一能量吸收装置4a的活塞元件5a可相对于纵轴z被轴向固定，使得由于沿着纵轴z作用的力F而导致第一能量吸收装置4a在第二能量吸收装置4b之前被施压。随后，其他活塞元件5b、5c可依次轴向联接，以启动其对应的能量吸收装置4b、4c。特别地，第二能量吸收装置4b的活塞元件5b可被布置成在第二能量吸收装置4b被杆8启动时相对于杆8轴向固定。
[0055] 现在将描述五个特定实施方式。
[0056] 现在，特别参照图1a至图1g，图1a至图1g示出根据第一实施方式的能量吸收器1a及其部分。第一实施方式是基于螺纹旋转杆8。第一预定非零量可取决于杆8的螺纹13的
螺距值。更详细地，杆8将实现的最大速度(即，杆8的轴向速度和旋转速度之间的减速比)取决于螺纹13的螺距；螺距越小，旋转速度越高。限制情况是当螺纹13将自
锁时。
[0057] 根据第一实施方式，联接机构7设置在杆8上，并且在杆8旋转时，联接机构7接合非旋转的活塞元件5a、5b、5c。当在力F作用于杆8的情况下迫使杆8在轴向方向上(即，沿着纵轴z)移动时，杆8绕着纵轴z旋转。因此，根据第一实施方式，杆8被布置成在力F沿着纵轴z作用于杆8时绕着纵轴z旋转。
[0058] 根据第一实施方式，可通过移动非旋转杆8穿过轴向支承
螺母15来实现旋转。因此，能量吸收器1a还可包括轴向支承螺母15。随后，杆8被布置成当在力F沿着纵轴z作用于杆8的情况下移动穿过螺母15时绕着纵轴z旋转。杆8因此通过其与轴向固定螺母15接合来旋转。可在杆和螺母的界面处设置滚动元件，诸如以减小摩擦。
[0059] 根据第一实施方式，第二能量吸收装置4b的活塞元件5b通过接头连接到其力启动元件，该接头允许该力启动元件和活塞5b之间的旋转。特别地，能量吸收器1a还可包括接合罩16，接合罩16通过推力
轴承17轴向联接到第二能量吸收装置4b的活塞元件5b。以上公开的触发元件可然后设置在杆8上并且被布置成在比第一预定非零量快地绕着纵轴z旋转时与接合罩16接合。触发元件由此使杆8能够与第二能量吸收装置4b的活塞元件5b接合，以对第二能量吸收装置4b进行施压进而启动。
[0060] 根据第一实施方式，触发元件由此被布置成当杆8在纵向方向上移位并因此杆8通过其与轴向固定螺母15的接合而旋转时绕着杆8的纵轴z旋转。触发元件可以是轴向延伸的触发元件(诸如，至少一个接合钩7a)，其中每个触发元件都通过支轴销7b联接到杆8。
[0061] 根据第一实施方式，触发元件通过绕着与杆8的纵向方向垂直的轴旋转能在杆8的径向方向上移位。该轴还与杆8的纵轴z径向偏离。
[0062] 根据第一实施方式，触发元件可以被离心力依赖装置(诸如，夹紧弹簧21)限制在杆8的径向方向上移位。在杆8的一定旋转速度，因触发元件旋转造成的触发元件上的离心力将超过限制元件的限制力，因此接合钩7a将通过绕着支轴销7b(即，绕着与杆8的纵轴z垂直的轴)的旋转在杆8的径向方向上移位。
[0063] 根据第一实施方式，一般而言，夹紧弹簧21的限制力与接合钩7a的质量和布置半径协力决定接合钩7a应该在什么轴速率时进行接合。可使用完全同样类型的夹紧弹簧21将第二能量吸收装置4b和第三能量吸收装置4c(参见以下对第三能量吸收装置4c的描述)的触发元件调至不同的速率。例如，通过将安置夹紧弹簧21的凹槽轴向移位，实现接合钩7a和夹紧弹簧21之间的不同杠杆作用，从而造成不同能量吸收装置在不同速率时接合。通过在所有触发元件中使用同样类型的夹紧弹簧21，使组装能量吸收器1a期间出错的可能性最小。
[0064] 根据第一实施方式，随着触发元件在径向方向上移位，它因此与接合罩16接合，接合罩16通过
推力轴承17轴向连接到活塞元件5b、5c。接合罩16可沿着其内侧是锯齿状的。触发元件的接合钩7a可夹持接合罩16的锯齿，从而将杆8与活塞元件5b、5c连接。当接合罩16连接到触发元件时，接合罩16将旋转。更详细地，作用于接合钩7a的离心力将在一定速率时“抬起”接合钩7a，从而造成接合钩7a与接合罩16接合。接合罩16可在内侧是锯齿状的并且具有借助多个
钢球抵靠
衬垫5c的凸缘。衬垫5c正安置在第二能量吸收装置4b上。当接合钩7a被抬起时，它夹持到接合罩16内侧的锯齿中，从而一起拖拽接合罩16。当杆8和接合钩7a正在旋转时，也使接合罩16旋转。钢球可减小摩擦，而同时将力F传递到第二能量吸收装置
4b。
[0065] 根据第一实施方式，杆8的一端可设置有回转接头附接件18，回转接头附接件18用于在力F沿着纵轴z作用于杆8上时将非旋转移动转换成旋转移动。杆8的另一端可设置有推力轴承19，推力轴承19用于将第一能量吸收装置4a和第二能量吸收装置4b互连。
[0066] 现在，特别参考图2a至图2g，图2a至图2g示出根据第二实施方式的能量吸收器1b及其部分。第二实施方式是基于螺纹和花键的非旋转杆8。杆8的花键14(即，纵向凹槽)可比杆8的螺纹13浅，例如，以确保螺纹功能并因而留有足够的螺纹面可用于螺纹功能。杆8的端盖22可设置有齿部，齿部在花键14中延伸，以防止杆8在纵向移位期间旋转。因此通过沿着杆8的多个花键14来防止螺纹杆8旋转。花键14接合端盖22并且螺纹杆8因此在旋转方面被锁定。
[0067] 根据第二实施方式，当迫使杆8在轴向方向上移动时，杆8未旋转。杆8在纵向方向上的移动造成联接机构9旋转。当联接机构9的旋转速率超过第一预定非零量(如以上定义的)时，旋转联接机构9接合杆8的花键14并且停止旋转，从而启动第二能量吸收装置4b。特别地，联接机构9被布置成在力F沿着纵轴z作用于杆8时绕着纵轴z旋转。
[0068] 根据第二实施方式，可通过移动未旋转杆8穿过轴向支承螺纹触发环9a来实现旋转。当杆8在纵向方向上移位时，通过触发环9a与杆8的
螺纹连接，迫使触发环9a旋转。特别地，联接机构9可包括轴向支承螺纹触发环9a。随后，联接机构9可被布置成当在力F沿着纵轴z作用于杆8上的情况下杆8移动穿过螺纹环9a时绕着纵轴z旋转。可在杆和螺母的界面处设置滚动元件，诸如以减小摩擦。
[0069] 根据第二实施方式，第二能量吸收装置4b的活塞元件5b通过接头连接到其力启动元件，该接头使力启动元件和活塞之间的旋转成为可能。特别地，能量吸收器1b还可包括推力轴承10，推力轴承10将螺纹环9a与第二能量吸收装置4b的活塞元件5b互连。螺纹环9a进而可因此通过推力轴承10联接到第二能量吸收装置4b的活塞元件5b，从而在触发元件不启动时允许螺纹触发环9a和活塞元件5b之间的旋转运动。当触发元件接合杆8的花键时，活塞元件5b将通过轴向力启动第二能量吸收装置4b。特别地，联接机构9可设置在第二能量吸收装置4b上，并且触发元件可被布置成在比第一预定非零量快地绕着纵轴z旋转时与杆8的花键14接合。第二能量吸收装置4b的活塞元件5b由此与杆8接合，以对第二能量吸收装置4b施压并且由此启动第二能量吸收装置4b。
[0070] 根据第二实施方式，当联接机构9的旋转不比第一预定非零量快时，推力轴承10还可实现螺纹环9a和第二能量吸收装置4b的活塞元件5b之间的旋转运动。由此，可在低于对应于第一预定非零量的旋转运动时防止第二能量吸收装置4b的接合。
[0071] 根据第二实施方式，触发元件可以是通过支轴销12联接到螺纹环9a的触发臂11。更详细地，至少一个周向延伸的可旋转触发元件可通过支轴销12固定到螺纹环9a的山墙端。触发元件可通过绕着杆8的纵轴z的第一旋转并且通过绕着第二轴的第二旋转能径向移位，该第二轴与杆8的纵轴z平行并且与杆8的纵轴z径向偏离。触发元件可被依赖于离心力的径向移位限制元件(图中未示出)被保持就位。在杆8的特定平移速度下，因螺纹环9a旋转造成的触发元件上的离心力将超过限制元件的限制力，从而触发元件将通过绕着支轴销12(即，绕着与轴8的纵轴z平行的轴)的旋转在杆8的径向方向上移位。另外，触发元件可被构造成通过钩11a与杆8中的花键14接合。当钩11a接合杆8时，将防止触发元件旋转，即，触发元件将在轴向方向上联接到杆8。触发元件可具有在旋转速度超过第一预定非零量时确保与花键14接合的质量分布。因此，当杆8沿着纵轴z移动时，螺纹将使螺纹环9a旋转，进而使触发臂11与它一起旋转。当触发臂11上的离心力超过一定值时，它绕着支轴销12旋转并且其带钩的端部11a接合花键14中的一个。这样锁定了螺纹环9a的旋转，从而有效迫使螺纹环
9a跟随杆8的纵向移动。螺纹环9a的纵向移动因此造成第二能量吸收装置4b被接合。
[0072] 现在，特别参照图3a至图3g，图3a至图3g示出根据第三实施方式的能量吸收器1c及其部分。
[0073] 根据第三实施方式，杆8是
齿条。随后，触发元件可被布置成在力沿着纵轴顺着杆作用于杆时绕着相对于纵轴垂直或倾斜的轴旋转。
[0074] 根据第三实施方式，联接机构39包括基体23，基体23具有纵向设置的腔25，腔25用于容纳齿状杆8和楔子24形式的负载传递元件(本文中也被称为楔形元件)。基体和楔子因此构成楔形接头。
[0075] 根据第三实施方式，活塞5b布置在基体的端部之一并且在启动楔子时轴向联接到第二能量吸收装置4b。楔形元件被初始地(处于未加载状态)
定位成，使得它不接触杆。初始位置由固定在基体中的两个定位螺钉38控制，该定位螺钉具有离心定位在楔子的圆锥形孔中的弹簧加载球形前端面。一般而言，楔形元件可初始地通过至少一个定位螺钉38来定位，螺钉38包括离心定位在楔子的圆锥形孔中的弹簧加载球形前端面并且由基体支承，使得定位螺钉38的轴向方向上的移动将定位楔子，使得在杆的表面和楔子之间形成间隙。当一个螺钉(或多个螺钉)被旋紧时，楔子将移动，使得在杆的平坦表面和楔子之间形成小间隙。因此，第二能量吸收元件没有启动。只有第一能量吸收元件轴向联接到杆。
[0076] 根据第三实施方式，布置在基体的腔中的楔形元件包括用于容纳第一
齿轮32的腔。齿轮的
旋转轴在杆的纵轴的垂直方向上取向并且布置在楔子和基体中。随着杆沿着纵轴移动，使齿轮旋转。也就是说，齿条可与齿轮接合，使得在力F作用于齿条时杆沿着纵轴移动造成齿轮绕着相对于纵轴z垂直或倾斜的轴旋转。另外，触发元件可以以可旋转的方式连接到齿轮，使得齿轮的旋转造成触发元件绕着相对于纵轴z垂直或倾斜的轴进行第一旋转。
[0077] 根据第三实施方式，在第一齿轮32的旋转轴的一端，布置第二齿轮33，第二齿轮33与第三齿轮36接合，以形成旋转速度的提高。第一齿轮32的旋转轴布置在基体的孔中，以确保旋转轴和基体之间的特定间隙。第三齿轮36的旋转轴由支承板40支承并且以可旋转的方式连接到用于触发元件的保持器35。
制动板31和支承板40通过固定螺钉37连接到楔子。锚固于楔子24中的固定螺钉37被设置成贯穿制动板31、
支撑板40和基体23的孔延伸。固定螺钉37还被设置成贯穿分离支承板40和制动板31的一对套筒46并且贯穿分离基体23和支承板40的另一对套筒47延伸。套筒47布置在基体23中的孔中，在套筒47和基体23之间存在特定间隙。这种布置将使元件进行接合，以允许在力作用于楔子24上时楔子24和基体23之间有相对小的运动，该力大得足以克服弹簧加载定位螺钉38提供的小锁定力。第三齿轮36的旋转轴也由臂27支承。
[0078] 根据第三实施方式，随着杆沿着纵轴移动，保持器35、触发器元件29和支承主体34将旋转并且离心力正作用于触发元件上。触发保持器35和支承主体34的旋转轴由连接到制动板31的臂27支承。触发元件在制动板中的开口内旋转。开口具有沿着其周缘的三个凹坑。
[0079] 例如，因杆移动造成的触发元件的旋转可以是绕着相对于杆的纵轴z垂直或倾斜的轴。例如，触发元件29可被布置成在绕着与垂直或倾斜轴平行和径向偏离的轴另外进行旋转时，能相对于垂直或倾斜轴径向移位。例如，触发元件可被布置成在绕着与垂直或倾斜轴垂直和径向偏离的轴进行第二旋转时，能相对于垂直或倾斜轴径向移位。
[0080] 根据第三实施方式，在离心触发力超过在触发力的相反方向上作用的限制力(在该
实施例中由锚固在支承主体34中的磁体28提供的磁力)的特定值时在绕着与杆的纵轴垂直的轴另外进行旋转的情况下，触发元件以可移位的方式布置在保持器35中。
[0081] 根据第三实施方式，随着触发元件绕着轴26旋转，它将移位进入制动板的开口中的凹坑30中并且突然停止触发保持器35的旋转并因此齿轮的旋转停止，并且驱动与杆接触的楔形元件，使得力从杆传递到第二能量吸收装置。
[0082] 也就是说，根据第三实施方式，触发元件被布置成在连接到楔子的制动板的开口中旋转，该开口具有至少一个径向延伸的凹坑，并且其中，在作用于触发元件的离心力超过在触发负载的相反方向上作用的限制力的特定值时在绕着与杆的纵轴垂直的轴另外进行旋转的情况下，触发元件以可移位的方式安装在触发保持器35上，诸如与在触发保持器35中径向延伸的凹坑接合，由此停止齿轮的旋转运动，从而驱动与杆接触的楔子，使得杆的力被传递到第二能量吸收装置4b。
[0083] 现在，特别参照图4a和图4b，图4a和图4b示出根据第四实施方式的能量吸收器1d及其部分。
[0084] 根据第四实施方式，随着杆8(和联接到杆8的活塞5a)沿着纵轴z移动，第一能量吸收装置4a轴向联接到活塞5a。其他活塞5b'联接到杆8。第二能量吸收装置4b的联接机构45是
液压缸43的形式。随着杆8沿着纵轴移动，在活塞5b'对液压缸43内的液体施压时候，
液压液体经过球形节流
阀44。
[0085] 根据第四实施方式，球41构成联接机构45的触发元件。球(触发球)上的负载取决于
节流阀44上的压降。该压降取决于通过节流阀44的流速，诸如，流速越高，压降越高。流速取决于杆8的速率；只要节流阀打开，速率越高，流速越高。
[0086] 根据第四实施方式，球41因此在加载时相对于其未加载位置以可移位的方式布置，同时，被在触发负载的相反方向上作用的限制力限制移位。在这种情况下，由球形节流阀44的弹簧42提供限制力。
[0087] 根据第四实施方式，在低于第一预定非零量的杆速率下，当液体将经过节流阀44时，第二能量吸收装置4b将不接合。随着速率增至比第一预定非零量高的值，液压缸43中的压力增大，使得节流阀44关闭。此时，力从杆8传递到第二能量吸收装置4b。在这种情况下，液压液体构成负载传递元件。
气缸5b”的山墙构成作用于第二能量吸收装置4b的活塞。
[0088] 可通过用液压液体取代气体来应用以上用于至少第四实施方式的原理。因为液体不可压缩而气体并非如此，所以可实施一些区别。
[0089] 根据第五实施方式，基于线性
永磁体涡
电流阻断器的原理，形成触发负载。因此，联接机构可包括相对于附近的导电物体运动的磁体。
[0090] 根据第五实施方式，由于通过
电磁感应在导体中感应出的涡电流，利用了相对运动的磁体和导电物体之间的力。
[0091] 如果例如永磁体形式的触发元件安装在杆上并且杆移动穿过导电物体，则在产生磁场的导体中产生电流。根据楞次定律，磁场将形成作用于触发元件的排斥力。该力取决于杆的速率。
[0092] 触发元件被同时布置成被在排斥力的相反方向作用的限制力限制移位。当杆的速率进而触发力高于第一预定非零量时，触发元件移位以启动力传递元件。力传递元件可以是液体、气体或机械元件。
[0093] 根据第五实施方式，可进而利用移位来启动与之前公开实施方式类似的负载传递元件。
[0094] 一般而言，根据第一实施方式，杆8的螺纹13没有携带力，而根据第二实施方式，所有力由杆8的螺纹13携带。一般而言，根据第一实施方式，接合钩7a携带整体力，而根据第二实施方式，按螺纹的螺距减小接合钩上的力(根据螺纹螺距，减小大约8倍)。
[0095] 现在，将更详细地公开能量吸收器1a、1b、1c、1d的其他细节。
[0096] 一般而言，可存在数种方式来实现能量吸收器1a、1b、1c、1d的能量吸收。
[0097] 一个示例是总冲程；冲程越长，可吸收的能量越多。假设能量吸收器1a、1b、1c、1d被装入车辆座椅100中(参见下文)。由于能量吸收器1a、1b、1c、1d中的杆速率等于车速和车辆200中的座椅乘坐者的速率之差，因此冲程越长，
加速度的减小越大，从而减小了座椅乘坐者颈椎过度屈伸损伤的风险。
[0098] 一个示例是所使用的能量吸收装置4a、4b、4c的数量。一般而言，使用更多的能量吸收装置4a、4b、4c将增加精细调节能量吸收的可能性。
[0099] 一个示例是触发能量吸收装置4a、4b、4c的触发速率。不同能量吸收装置4a、4b、4c接合所处的速率影响能量吸收的行为。
[0100] 一个示例是各能量吸收装置4a、4b、4c上的力的变化(诸如，能量吸收装置4a、4b、4c中使用的能量
吸收材料的类型和能量吸收装置4a、4b、4c的横截面面积)。更详细地，可存在能量吸收装置的不同示例。例如，第一能量吸收装置4a和第二能量吸收装置4b可包括固体材料、液体材料、气体材料和其任何组合中的任一个。固体材料的一个示例是具有优良能量吸收能力的
泡沫材料。能量吸收能力高的结构泡沫材料的一个示例是商购的Divinycell HCP 100。对于这种材料，能量被吸收作为泡沫褶皱的内部结构。所需的力在这样的塌缩期间是相对恒定的。Divinycell HCP 100的碰撞拉伸
应力是大致12Mpa。通过改变横截面，将导致不同的碰撞力。第一能量吸收装置4a的材料可与第二能量吸收装置4b的材料相同或不同。
[0101] 一个示例是能量吸收装置的形状。更详细地，可以通过将特定能量吸收装置在沿着纵轴z的其部分长度上变细来形成特定能量吸收装置的初始力特性。图3a示意性示出锥形的第二能量吸收装置4b和锥形的第三能量吸收装置4c。图3b示意性示出锥形的第一能量吸收装置4a。如图3a和图3b中所示的这种锥形能量吸收装置可例如用于随着能量吸收装置接合而造成更为渐进的加速累积。因此，第一能量吸收装置4a和第二能量吸收装置4b中的至少一者至少部分可具有锥形横截面区域。
[0102] 能量吸收器1a、1b、1c、1d可具有管状
覆盖层20。管状覆盖层20可包围能量吸收装置4a、4b、4c、联接机构7、9、39、45和(至少部分地)杆8，并且为能量吸收装置4a、4b、4c提供径向以及轴向支承。因此，能量吸收器1a、1b、1c、1d还可包括管状覆盖层20，管状覆盖层20包围至少杆8、联接机构7、9、39、45、第一能量吸收装置4a和第二能量吸收装置4b。
[0103] 如以上所述的，能量吸收器1a、1b、1c、1d可包括至少一个其他能量吸收装置4c。特别地，能量吸收器1a、1b、1c、1d可包括第三能量吸收装置4c。能量吸收器1a、1b、1c、1d还可包括用于将第三能量吸收装置4c联接到杆8的其他联接机构7、9、39、45。杆8和其他联接机构7、9、39、45被布置成，使得杆8沿着纵轴z移动造成其他联接机构7、9、39、45绕着纵轴z旋转。其他联接机构7、9、39、45被布置成通过在其他联接机构7、9、39、45的旋转比大于第一预定非零量大的第二预定非零量快时将第三能量吸收装置4c联接到杆8来启动第三能量吸收装置4c的能量吸收。如技术人员理解的，本文中公开的能量吸收器1a、1b不限于包括仅仅两个或三个能量吸收装置；本文中公开的能量吸收器1a、1b、1c、1d可包括多个能量吸收装置，能量吸收装置均具有其自身的联接机构7、9、39、45，其中，各能量吸收装置进而接合。
[0104] 现在，将描述以上公开的能量吸收器1a、1b、1c、1d在车辆座椅中用于减轻颈椎过度屈伸损伤的非限制示例性应用。因此，本文中公开的能量吸收器1a、1b、1c、1d可以是车辆座椅的一部分。机械能量吸收车辆座椅因此可包括以上公开的至少一个能量吸收器1a、1b、1c、1d。图6示意性示出车辆座椅100的侧视图。图7示意性示出包括至少一个车辆座椅100的车辆200的侧视图。
[0105] 更详细地，图6示出在纵向视图(yz平面)中看到的车辆座椅100的格式化原理图。图7还示出基于车辆200中的车辆座椅100的组件的
坐标系。车辆座椅100包括布置在车辆座椅100的座部102中的能量吸收器1a、1b。车辆座椅100包括以下主要组件：座部102(即，臀部负载承载结构)、靠背104(即，背部负载承载结构)；以及能量吸收器1a、1b、1c、1d，其布置在座部102中，目的是在机械阻力期间通过线性移位将动能从使用时安顿在车辆座椅100中的假想座椅乘坐者(未示出)传递到能量吸收器。根据示例性情形的能量吸收器1a、1b、1c、1d包括Divinycell HCP 100的三个能量吸收装置，这三个能量吸收装置位于圆柱形管内(该圆柱形管限定能量吸收器1a、1b、1c、1d的管状覆盖层)。
[0106] 在碰撞的初始阶段中，座椅乘坐者的躯干被压向靠背104。如果这个阶段中车辆座椅100被允许以平移运动进行移动，或者如果靠背104被允许在存在阻力的情况下旋转，则在靠背104和座椅乘坐者之间引起的力可执行机械功。可传递并且积累这个机械功。例如，机械功可积累在能量吸收器1a、1b、1c、1d中。
[0107] 如果靠背104被允许在机械阻力期间旋转，则座椅乘坐者的头部和颈椎上的力将减小。靠背104绕着与车辆座椅100(因此也与车辆200)的横向方向(x方向)平行的轴与座部102枢转连接于点A，以及靠背104绕着与车辆座椅100的横向方向平行的轴围绕点B与能量吸收器1a、1b、1c、1d枢转连接。能量吸收器1a、1b、1c、1d进而绕着与车辆座椅100的横向方向平行的轴围绕点C以可枢转的方式布置至座部102。
[0108] 在从后方碰撞期间，座椅乘坐者的躯干最初被向着靠背104推动。靠背104被允许在合成力F1的撞击下在来自能量吸收元件的机械阻力期间以
角度Δθ旋转，合成力F1是时间依赖性的。当因由于碰撞而使座椅乘坐者的躯干被压向靠背104并且引起朝向靠背104的F1时，旋转运动被转换成能量吸收器1a、1b、1c、1d中的直线移动，这减小座椅乘坐者的头和颈椎的力和加速度。
[0109] 因为靠背104在点A处以可旋转的方式设置在座部102中以及在点B处以可旋转的方式设置在能量吸收器1a、1b中以及同时因为能量吸收器1a、1b以可旋转的方式固定在点C，所以靠背104的旋转运动将被转换成线性移动，该线性移动的距离取决于旋转点A和B之间的距离和靠背104相对于起始位置的角度变化Δθ。旋转Δθ取决于能量吸收器1a、1b、1c、1d中的机械阻力和所传输的能量。能量吸收器1a、1b、1c、1d可被设置和取向，以使点A和B之间形成的杠杆臂的长度最大。
[0110] 当由于碰撞期间座椅乘坐者的躯干被压向靠背104而使靠背104旋转角度Δθ时，穿过点A和B的直线和点B和C之间的直线之间的角度α增大(即，α2>α1)，同时能量吸收器1a、1b、1c、1d被压缩。
[0111] 因此，当超过能量吸收器1a、1b的碰撞力时，能量吸收器4a、4b、4c进而以受控方式
变形，因此允许靠背104向后旋转，从而有效降低座椅乘坐者的头和躯干的加速度。能量吸收装置(诸如，第一能量吸收装置4a)中的一个可总是被接合。这个能量吸收装置的撞击力确定能量吸收器1a、1b开始限制座椅乘坐者的加速度的加速度。剩余能量吸收装置在一定杆速率
水平(分别对应于第一预定非零量和第二预定非零量)时接合，从而阶梯状增大能量吸收器1a、1b、1c、1d的碰撞力(即，能量吸收)。通过改变能量吸收装置4a、4b、4c的碰撞力(横截面面积、元件材料的类型等)和能量吸收装置4a、4b、4c接合的触发速率，能量吸收器1a、1b、1c、1d的特性可被改变。
[0112] 现在，将给出当经受根据欧盟新车安全评鉴协会(Euro NCAP)的颈椎过度屈伸车辆加
速度曲线时在车辆座椅中使用以上公开的能量吸收器1a、1b、1c、1d来减轻颈椎过度屈伸损伤进行的模拟结果。
[0113] 模拟的一个目的是，研究可如何使用本文中公开的能量吸收器1a、1b、1c、1d来减轻座椅乘坐者在碰撞期间经受加速力以及减轻达到什么程度。模拟的另一个目的是，研究能量吸收器1a、1b、1c、1d的特性可如何变化以及变化达什么程度。这个分析没有考虑座椅乘坐者由于所使用的加速度分布而仍会有什么损伤。分析的一个目的是，洞察可如何使用本文中公开的能量吸收器1a、1b、1c、1d以成形和改变座椅乘坐者经受的加速度。
[0114] 现在，参照图8a、图8b和图8c。对于各Euro NACP曲线(低、中和高)，已经绘出了身体质量(躯干和头质量)mBodyMin＝27.1kg，mBodyAvg＝40.7kg和mBodyMax＝54.3kg中的每个的加速度以及随时间变化而变化的汽车的加速度(EuroNCAP曲线)。汽车包括如上公开的车辆座椅100。可在图8a、图8b和图8c中看到，本文中公开的能量吸收器1a、1b、1c、1d大大限制了座椅乘坐者经受的加速度。
[0115] 以上已经参照几个实施方式主要描述了本发明。本发明可按许多不同形式实施，不应该被理解为限于本文中示出的应用。例如，在汽车座椅中使用本文中公开的能量吸收器1a、1b、1c、1d的应用只是可使用本文中公开的能量吸收器1a、1b、1c、1d的一个应用，不应当被理解为只是本文中公开的能量吸收器1a、1b、1c、1d的可能应用。可在由于碰撞、冲撞等而期望能量耗散的不同背景下使用。因此，如本领域的技术人员容易理解的，在随附
专利权利要求限定的本发明的范围内，除了以上公开的实施方式外的其他实施方式同样是可能的。
