本发明属于汽车被动安全，具体而言，涉及一种用于汽车座椅的安全气囊、汽车座椅及汽车。
背景技术：
1、目前大角度座椅在汽车中应用越来越广泛，大角度座椅为乘员提供了舒适的娱乐及休息姿态。但在车辆行驶状态中，大角度后仰的坐姿给乘员带来了极大的安全隐患。车辆发生碰撞时，大角度后仰的坐姿更容易导致乘员下潜。众所周知，安全带正确的作用位置为乘员的肩部、胸部和髋部，乘员下潜是指在碰撞过程中安全带的腹带滑离乘员的髋骨，直接作用于腹部及内脏器官，安全带的肩带滑离并直接作用于乘员的颈部等部位并造成伤害。下潜是车辆碰撞事故中非常危险的一种运动姿态。并且在车辆发生碰撞时巨大惯性还会导致乘员的脊柱受到额外的挤压力和剪切力，过大的挤压力和剪切力都可能造成脊柱的严重损伤。巨大的惯性会使乘员快速向前冲可能导致其颈部产生严重的挥鞭伤，传统的安全气囊因乘员的坐姿而无法对乘员提供常规的有效安全保护。
2、专利文献cn220220667u公开了一种气囊总成、座椅总成及车辆，气囊总成包括气袋，气袋与骨架连接，气袋沿座椅的前后方向的前端或后端具有缺口，缺口位于气袋沿座椅的左右方向的中间区域，气袋在充气完成后，气袋沿座椅的前后方向的前端的高度高于气袋沿座椅的前后方向的后端的高度。通过气袋在充气完成后，气袋沿座椅的前后方向的前端的高度高于气袋沿座椅的前后方向的后端的高度，从而在车辆发生工况造成碰撞时，使得发泡沿座椅的前后方向的前端的高度高于发泡沿座椅的前后方向的后端的高度，使乘员的大腿比臀部抬升更高，乘员的上躯干和下躯干的骨盆角度减小，进而有效防止乘员滑出座椅。此专利文献一定程度的解决了碰撞发生时乘员下潜的问题，但并不能解决乘员因坐姿问题脊柱可能会因受到额外挤压力和剪切力而导致严重损伤的问题，常规的安全气囊在碰撞中也很难发挥有效的保护作用。
技术实现思路
1、本发明的目的在于提供一种用于汽车座椅的安全气囊、汽车座椅及汽车，安全气囊安装在汽车座椅靠背内，发生碰撞时角度传感器检测靠背倾斜角度，碰撞传感器检测碰撞强度，当倾斜角度和碰撞强度都达到预设值时控制安全气囊引爆，安全气囊的靠背支撑气袋迅速展开弹出，气袋主体侧视效果构成楔形结构同时对背部和头颈部进行支撑，将乘员快速推起到安全坐姿；气袋主体上部水平设置颈部缓冲支撑块起到缓冲作用，减轻气袋弹出冲击力对颈部造成的伤害；兜帽形结构的头部环抱支撑部对头部进行支撑和保护，使头颈部和背部一起被推起恢复安全坐姿，保护头部和颈部不因背部快速抬起而受伤；本发明的安全气囊可防止乘员发生下潜，避免乘员脊柱因后倾角度过大受到额外的挤压力和剪切力受到严重损伤、保护头颈部不受到挥鞭伤等伤害，恢复安全坐姿后还能使常规的安全气囊发挥有效的保护作用。
2、具体方案内容如下：
3、一种用于汽车座椅的安全气囊，包括靠背支撑气袋、气体发生器，靠背支撑气袋包括气袋主体，气袋主体中部竖向设有脊柱避让部，气袋主体可充气展开构成侧视效果上大下小的楔形结构，气袋主体的下端连通气体发生器。
4、本发明的安全气囊安装在汽车座椅的靠背之内，汽车座椅的靠背和坐垫转动连接。在座椅靠背中布置角度传感器(如安装在座椅靠背侧板上的电位计，或安装在调角器上传感器)识别汽车座椅靠背倾斜角度。当靠背角≤45°时，座椅回位功能屏蔽；当靠背角度＞45°时，座椅回位功能开启，结合碰撞传感器传递碰撞强度的信号判断是否进行安全气囊引爆使乘员回位恢复安全坐姿。当车辆发生碰撞时，角度传感器检测靠背倾斜角度，碰撞传感器检测到碰撞强度，当靠背倾斜角度和碰撞强度均达到预定值后，控制模块发出电信号控制安全气囊的气体发生器引爆。安全气囊的靠背支撑气袋设置在靠背上部，气体发生器设置在靠背下部，二者彼此连通。靠背支撑气袋平铺固定连接在座椅靠背的护面和泡沫之间，充气后向前方即车头方向弹出靠背护面后，气袋主体的充气区构成上大下小的楔形结构，在靠背支撑气袋未设置头部环抱支撑部时，充气后的气袋主体顶部高出汽车座椅靠背的顶部，起到对头颈部的支撑作用，避免因气袋弹出快速推起乘员背部使头颈部收到挥鞭伤和其他严重的伤害。气袋主体的中部竖向设有密闭的脊柱避让部，脊柱避让部位为倒u字形的密闭的非充气区。气体发生器引爆后瞬间释放大量气体对靠背支撑气袋进行快速充气，气袋主体弹出的瞬间冲击力十分惊人。过大的冲击力直接作用在乘员的脊柱上容易造成脊柱的严重损伤，设置脊柱避让部可以避免脊柱受到气袋弹出冲击力的伤害，保证脊柱的安全。气袋主体在非充气区周围是充气区，充气区的下端设有进气口，气体发生器设有出气口，气袋的进气口与气体发生器的出气口连通形成气体通道。
5、靠背支撑气袋还设置有颈部缓冲支撑块，颈部缓冲支撑块水平固定连接在气袋主体上部与颈部对应的前表面上，颈部缓冲支撑块的材质为高缓冲性能的软质材料，本发明的颈部缓冲支撑块选用密度≤30kg/m3的软质聚氨酯泡沫塑料制成，它弹性回复好、具有良好的减震性能，用于减轻气袋弹出瞬间的冲击力对头部下方及颈部的伤害。
6、靠背支撑气袋的顶部还可以设有头部环抱支撑部，头部环抱支撑部的下端与气袋顶端之间设有气体通道连通，充气时与乘员后脑对应位置的头部环抱支撑部的气体通道为竖向的，头部环抱支撑部的前表面和后脑之间为存在小间隙，所以头部环抱支撑部在弹出瞬间并不直接作用于后脑上，避免头部环抱支撑部对头部巨大冲击，同时又能起到对头颈部的支撑作用，因其下部和气袋主体的上部限位连接，气袋主体向前延伸弹出时带动头部环抱支撑部随之一起向前运动，保证头颈部和背部同时向前运动，避免挥鞭伤或其他伤害的发生，同时兜帽形结构还能对头部起到常规的保护作用。
7、本发明在靠背护面的周边除去靠背和坐垫连接沿线以外的边缘处设有连续的弱化线。气体发生器接收到控制模块的信号指令启动后，靠背支撑气袋快速向外膨胀，靠背护面沿着弱化线被靠背支撑气袋撑开，靠背支撑气袋迅速弹出护面之外，实现本发明安全气囊的保护作用。
8、目前，气袋主体完全充气膨胀后的前表面和座椅靠背的前表面的夹角范围在20-30度之间，乘员快速恢复安全坐姿。本发明在实施时需要对整个系统进行标定工作，包括气囊的引爆时刻、气囊具体体积、气囊展开角度等等，最大限度的保证乘员的安全。
9、进一步的，气袋主体的后端面为固定连接面，充气后气袋主体的前端面向前方膨胀延伸，脊柱避让部为在气袋主体前端面和后端面的中部竖向设置的倒u字形闭合的非充气区，非充气区周围的区域为充气区，充气区的下端设有进气口并连通气体发生器。
10、气袋主体的后端面固定连接在靠背内，充气时气袋主体的前端面向前膨胀延伸弹出靠背护面外。在气袋主体的中部竖向设置有脊柱避让区，脊柱避让区是通过缝纫线在气袋主体中部将其前端面和后端面缝合成闭合的区域，此区域为非充气区，气体不能进入。非充气区周围的区域为充气区，充气区的下端设有进气口连通气体发生器，气体发生器引爆后产生大量气体，瞬间涌入充气区，充气区的前端面向前方膨胀延伸，非充气区就形成了内凹槽，内凹槽对应背部脊柱区域，脊柱不会受到气袋主体弹出的冲击力，保护脊柱不受严重伤害。
11、进一步的，气体发生器包括出气口和支架螺柱，出气口的开口向上设置并连通充气区下端的进气口，支架螺柱设置于气体发生器上用于螺合固定气体发生器。
12、气体发生器的出气口用于和气袋充气区的进气口连通，气体发生器引爆后产生大量无害气体，迅速从充气口进入气袋和头部环抱支撑部，气袋和头部环抱支撑部迅速膨胀快速弹出汽车座椅靠背护面之外，快速推起乘员的背部和头颈部向前移动恢复安全坐姿。支架螺柱的设置目的是通过螺柱和螺母螺合将气体发生器固定安装在汽车座椅靠背骨架的下端上。
13、进一步的，靠背支撑气袋还包括颈部缓冲支撑块，颈部缓冲支撑块水平设置于气袋主体的上部前表面上，颈部缓冲支撑块的材质为高回弹、缓冲性能好的软质材料。
14、本发明的气袋主体上部对应颈部的区域上水平设置颈部缓冲支撑块，颈部缓冲支撑块为高回弹、缓冲性能好的软质材料制成，本发明选用密度≤30kg/m3的软质聚氨酯泡沫塑料制成。软质聚氨酯泡沫塑料主要有高回弹泡沫、块状海绵、慢回弹泡沫等产品，具有非常高的回弹性能，常用作防震缓冲材料。当靠背支撑气袋弹出瞬间，颈部缓冲支撑块接触乘员颈部及后脑下部，能够起到很好的减震缓冲作用，避免乘员头颈部受大力冲击造成严重伤害，并能支撑颈部和后脑下部与背部一起向前移动，避免挥鞭伤等伤害的产生。
15、进一步的，靠背支撑气袋还包括头部环抱支撑部，头部环抱支撑部下端连通气袋主体上端且其充气后构成兜帽形结构，头部环抱支撑部前表面匹配限位连接于气袋主体前表面。
16、头部环抱支撑部的下部和气袋主体的上部相连通，充气后头部环抱支撑部构成兜帽形结构；头部环抱支撑部下部的前表面连接气袋主体上部对应的前表面，当气袋主体向前膨胀延伸时头部环抱支撑部因连接限位也随之向前膨胀延伸，对乘员头部起到支撑作用。本发明的头部环抱支撑部与头部之间保持小间隙，在气袋弹出瞬间头部环抱支撑部并不直接作用在头部后脑上，在气袋主体向前弹出推动乘员起身时，头部环抱支撑部被气袋主体带动一起向前移动，对头部进行支撑，使头部随气袋主体一起向前运动，既避免了气袋弹出对头部的伤害，又对头部进行支撑，避免头颈部收到严重伤害。实际应用中，头部环抱支撑部的尺寸和与气袋主体相连接的位置需要进行详细的标定，以满足安全的需要。
17、一种汽车座椅，包括所述的用于汽车座椅的安全气囊，还包括靠背和坐垫以及角度传感器，靠背下端转动连接坐垫后端，角度传感器设置于靠背上，所述的用于汽车座椅的安全气囊设置于靠背前部。
18、本发明的安全气囊适用于可调节大角度后倾的汽车座椅，靠背和坐垫转动连接，可调整靠背向后倾斜的角度。靠背上设有角度传感器用于检测靠背向后倾斜的角度，在发生车辆碰撞时传送电信号给控制模块，作为控制模块是否引爆安全气囊的判断依据之一。安全气囊设置在靠背前部，符合引爆条件后气体发生器引爆产生大量气体，进入与之连通的靠背支撑气袋内，瞬间将乘员背部和头颈部一起向前推起恢复安全坐姿。
19、进一步的，靠背包括靠背护面、靠背骨架和靠背泡沫，靠背护面包覆连接于靠背骨架上，靠背泡沫容置连接于靠背护面和靠背骨架之间，气袋主体的后端面固定连接于靠背护面和对应的靠背泡沫之间。
20、靠背护面包覆连接于靠背骨架上，靠背泡沫容置连接于靠背护面和靠背骨架之间，气袋主体的后端面固定连接在靠背护面和对应的靠背泡沫之间；充气后气袋的前端向车头方向延伸膨胀并弹出靠背护面之外。
21、进一步的，靠背护面设有连续的弱化线，弱化线设置于靠背护面前表面的左侧、上端以及右侧周向边缘。
22、安全气囊弱化线即撕裂线，顾名思义就是在设计时沿着弱化线的区域会刻意做得薄弱一些，通过安全气囊爆破挤压，很容易被撑开。安全气囊弱化线是一种特殊的设计，旨在确保安全气囊能够稳定且可控地展开。本发明在汽车座椅的靠背护面上除靠背骨架和坐垫骨架连接处之外的靠背护面的周向边缘处从左侧到上端以及右侧设置连续的弱化线，使所在区域相对较弱，以便于气袋在充气膨胀时能够迅速且有效地冲破这些区域，从而确保气袋能从同一位置稳定展开。
23、进一步的，角度传感器固定连接于靠背下部之内，气体发生器通过支架螺柱螺合固定于靠背骨架的下端上。
24、角度传感器固定连接在靠背下部之内，可以是安装在座椅靠背侧板上的电位计，也可以是安装在调角器上的传感器，根据实际需要进行选择。气体发生器通过支架螺柱和螺母配合固定连接在靠背骨架的下端上。
25、一种汽车，包括所述的汽车座椅，还包括碰撞传感器和控制模块，气体发生器、角度传感器以及碰撞传感器分别与控制模块电连接，碰撞传感器固定连接于汽车车身前部中央位置上，控制模块设置于汽车的中控内。
26、本发明的汽车包括汽车座椅，还包括碰撞传感器和控制模块，气体发生器、碰撞传感器和角度传感器分别电连接控制模块；碰撞传感器设置在汽车车身前部中央位置上，不同车企不同车型安装的位置存在差异，如车身前部的左右翼子板内、车身前部中央以及左右大灯支架下等位置，根据实际需要选择安装数量及安装位置。控制模块设置在汽车的中控之内。当车辆发生碰撞时，尤其是前后碰撞，碰撞传感器检测碰撞强度并发送信号给控制模块，角度传感器检测靠背后倾的角度并发送信号给控制模块，当碰撞强度和倾斜角度均达到预设值时，控制模块发送信号给安全气囊的气体发生器，气体发生器引爆，产生大量气体并进入靠背支撑气袋，瞬间向前方弹出，将乘员背部和头颈部一起推起恢复安全坐姿。颈部缓冲块为颈部提供缓冲，头部环抱支撑部的兜帽结构对头部进行保护和支撑，减少头颈部的损伤。
27、本发明与现有技术相比，具有以下有益效果：
28、1.本发明通过在座椅靠背内安装安全气囊，在发生碰撞时满足引爆条件，气体发生器引爆，靠背支撑气袋迅速膨胀弹出，气袋主体构成侧视效果为上大下小的楔形结构，楔形结构的前端面贴紧乘员背部和头颈部推动乘员快速恢复安全坐姿，防止乘员因撞击发生下潜，同时避免脊柱因后仰过大的坐姿受到额外的挤压力和剪切力造成严重损伤的问题；
29、2.本发明通过在安全气囊的气袋主体中部竖向设有倒u字形的非充气区对乘员的脊柱进行避让，避免安全气囊弹出时巨大的冲击力对脊柱造成严重伤害；
30、3.本发明的气袋主体充气区上部水平区域设置的颈部缓冲支撑块，颈部缓冲支撑块由软质聚氨酯泡沫塑料制成，具有高回弹的特性，减震缓冲性能好，能够减轻气袋瞬间弹出时乘员颈部及后脑下部受到的冲击力，减轻低颈部受到伤害；
31、4.本发明的头部环抱支撑部在充气后构成兜帽结构，其与头部后脑之间存在小间隙，弹出时并不直接作用于后脑上，避免巨大冲击力对头部的伤害；又因与气袋主体上部限制匹配连接，使其随着气袋主体向前延伸膨胀而向前运动，对头部起到支撑作用，乘员的头颈部和背部能够一起快速向前运动而恢复正常坐姿，也能对头部进行常规保护；
32、5.本发明的安全气囊将乘员快速推起到安全坐姿后，还可以使原有的常规安全气囊发挥有效的保护作用，进一步保障乘员的安全。
1.一种用于汽车座椅的安全气囊，其特征在于，包括靠背支撑气袋(1.1)、气体发生器(1.2)，靠背支撑气袋(1.1)包括气袋主体(1.11)，所述气袋主体(1.11)中部竖向设有脊柱避让部(1.12)，气袋主体(1.11)可充气展开构成侧视效果上大下小的楔形结构，所述气袋主体(1.11)的下端连通气体发生器(1.2)。
2.根据权利要求1所述用于汽车座椅的安全气囊，其特征在于，所述气袋主体(1.11)的后端面为固定连接面，充气后所述气袋主体(1.11)的前端面向前方膨胀延伸，所述脊柱避让部(1.12)为在气袋主体(1.11)前端面和后端面的中部竖向设置的倒u字形闭合的非充气区，所述非充气区周围的区域为充气区，所述充气区的下端设有进气口(1.13)并连通所述气体发生器(1.2)。
3.根据权利要求2所述用于汽车座椅的安全气囊，其特征在于，所述气体发生器(1.2)包括出气口(1.21)和支架螺柱(1.22)，所述出气口(1.21)的开口向上设置并连通所述充气区下端的进气口(1.13)，所述支架螺柱(1.22)设置于所述气体发生器(1.2)上用于螺合固定气体发生器(1.2)。
4.根据权利要求3所述用于汽车座椅的安全气囊，其特征在于，所述靠背支撑气袋(1.1)还包括颈部缓冲支撑块(1.14)，所述颈部缓冲支撑块(1.14)水平设置于气袋主体(1.11)的上部前表面上，所述颈部缓冲支撑块(1.14)的材质为高回弹、缓冲性能好的软质材料。
5.根据权利要求3或4所述用于汽车座椅的安全气囊，其特征在于，所述靠背支撑气袋(1.1)还包括头部环抱支撑部(1.15)，所述头部环抱支撑部(1.15)下端连通气袋主体(1.11)上端且其充气后构成兜帽形结构，所述头部环抱支撑部(1.15)前表面匹配限位连接于气袋主体(1.11)前表面。
6.一种汽车座椅，其特征在于，包括如权利要求1-5任一项所述的用于汽车座椅的安全气囊，还包括靠背(2.1)和坐垫(2.2)以及角度传感器(1.3)，所述靠背(2.1)下端转动连接坐垫(2.2)后端，角度传感器(1.3)设置于靠背(2.1)上，所述的用于汽车座椅的安全气囊设置于靠背(2.1)前部。
7.根据权利要求6所述的汽车座椅，其特征在于，所述靠背(2.1)包括靠背护面(2.11)、靠背骨架(2.12)和靠背泡沫，所述靠背护面(2.11)包覆连接于靠背骨架(2.12)上，所述靠背泡沫容置连接于靠背护面(2.11)和靠背骨架(2.12)之间，气袋主体(1.11)的后端面固定连接于靠背护面(2.11)和对应的靠背泡沫之间。
8.根据权利要求7所述的汽车座椅，其特征在于，所述靠背护面(2.11)设有连续的弱化线(2.13)，所述弱化线(2.13)设置于靠背护面(2.11)前表面的左侧、上端以及右侧周向边缘。
9.根据权利要求8所述的汽车座椅，其特征在于，所述角度传感器(1.3)固定连接于所述靠背(2.1)下部之内，所述气体发生器(1.2)通过支架螺柱(1.22)螺合固定于所述靠背骨架(2.12)的下端上。
10.一种汽车，其特征在于，包括权利要求9所述的汽车座椅，还包括碰撞传感器(1.4)和控制模块(1.5)，气体发生器(1.2)、角度传感器(1.3)以及碰撞传感器(1.4)分别与控制模块(1.5)电连接，所述碰撞传感器(1.4)固定连接于汽车车身前部中央位置上，控制模块(1.5)设置于汽车的中控内。
