CN105857134B - 一种安全座椅和具有该安全座椅的车辆 - Google Patents

一种安全座椅和具有该安全座椅的车辆 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种安全座椅和具有该安全座椅的车辆，安全座椅包括底座和座椅本体，座椅本体通过转动轴线沿上下方向延伸的转动连接结构转动设置于底座上，安全座椅还包括驱动座椅本体转动的驱动机构，座椅本体在转动行程内具有正常行驶位和危险保护位两个工位，安全座椅还包括用于在座椅本体旋转至对应工位时对座椅本体进行锁止的锁止机构，当即要撞车或撞车时锁止机构对座椅本体进行解锁，驱动机构使安全座椅旋转180度，锁止机构对座椅本体重新进行锁止，此时座椅本体的靠背的靠面朝后，座椅靠背承受人力所受的惯性力的冲击，并能抵挡外物的伤害，而且人体朝后完全脱离驾驶区域，即使驾驶区域碰撞发生变形也不会卡住人体的任何部位。

Description

一种安全座椅和具有该安全座椅的车辆
技术领域
本发明涉及一种安全座椅和具有该安全座椅的车辆。
背景技术
座椅是汽车的重要安全部件，支撑乘员的重量，缓和和衰减由车身传来的冲击和振动，从而为乘员提供了舒适的乘坐条件。随着汽车工业的发展，座椅的功用不仅仅是提供乘坐的舒适性，还应该有在车辆发生事故时对乘员的保护功能。目前的座椅并未考虑座椅提供安全性能，而仅仅通过安装安全带，在发生碰撞事故时，由于惯性而产生的惯性力使人体在座椅上产生惯性加速度，而座椅与人体之间的摩擦力不足以抵消惯性力，当采用两点式安全带时，由于安全带作用力位置较低，与惯性力一起产生旋转力矩，人体上半身会发生向前的旋转运动，造成碰撞事故中人体受到极大伤害，因此，减小人体受到的旋转力矩可以有效地降低人体受到的伤害。中国专利CN 204055446 U的发明专利公开了一种可翻转安全座椅，包括用于与车辆地板固连的底座和设于底座上的座椅本体，椅座和靠背连接位置处通过转轴铰接于底座上，底座和椅座之间设有用于使座椅本体绕所述转轴翻转的伸缩缸，座椅本体和底座的铰接位置设有用于将座椅本体锁止在翻转位置的锁止结构，锁止机构为棘轮结构，座椅本体上还设有用于使座椅本体从翻转状态回复到正常状态的复位机构。该安全座椅虽然在翻转控制系统测量存在撞车的风险时驱动伸缩缸推动座椅翻转，使驾驶员处于预仰状态，降低了撞车事故对驾驶人员的伤害，但是该翻转安全座椅也存在以下缺点，翻转后驾驶员的双腿仍然处于座椅与车头的空间区域，在车辆发生正面碰撞时，如果驾驶区域发生了较大的变形，很容易伤害到驾驶员的双腿，例如卡住驾驶员的双腿，使驾驶员不易逃生。
发明内容
本发明提供一种在撞车事故时可以让人体完全脱离驾驶区域，即使驾驶区域发生变形也不会卡住人体的任何部位以降低撞车事故对人体的伤害的安全座椅；同时，本发明还提供了一种具有该安全座椅的车辆。
本发明的一种安全座椅的技术方案为：一种安全座椅，包括用于与车辆地板固连的底座、设于底座上的座椅本体，所述座椅本体通过转动轴线沿上下方向延伸的转动连接结构转动设置于所述底座上，所述安全座椅还包括驱动座椅本体绕转动轴线转动的驱动机构，座椅本体在转动行程内具有使座椅本体的靠背的靠面朝前的正常行驶位和使座椅本体的靠背的靠面朝后的危险保护位，安全座椅还包括用于在座椅本体旋转至对应工位时对座椅本体进行锁止的锁止机构。
所述锁止机构包括插销、设置于座椅本体底部的与插销定位锁止配合的锁止孔和驱动插销上下方向移动以进行锁止或解锁的插销驱动机构。
所述插销驱动机构包括双向液压缸和剪叉支架，剪叉支架包括中部铰接在一起的两个剪叉臂，两个剪叉臂的下端与双向液压缸的两个输出端分别传动连接，插销设置于相应剪叉臂的上端。
所述驱动机构包括轴线沿上下方向延伸的且与座椅本体传动连接的齿轮、与齿轮传动配合的齿条和驱动齿条运动以实现座椅旋转的电机。
所述座椅本体与底座之间设置有滚子。
本发明的一种车辆的技术方案为：一种车辆，包括车辆地板和设置于车辆地板上的安全座椅，安全座椅包括用于与车辆地板固连的底座、设于底座上的座椅本体，所述座椅本体通过转动轴线沿上下方向延伸的转动连接结构转动设置于所述底座上，所述安全座椅还包括驱动座椅本体绕转动轴线转动的驱动机构，座椅本体在转动行程内具有使座椅本体的靠背的靠面朝前的正常行驶位和使座椅本体的靠背的靠面朝后的危险保护位，安全座椅还包括用于在座椅本体旋转至对应工位时对座椅本体进行锁止的锁止机构。
所述锁止机构包括插销、设置于座椅本体底部的与插销定位锁止配合的锁止孔和驱动插销上下方向移动以进行锁止或解锁的插销驱动机构。
所述插销驱动机构包括双向液压缸和剪叉支架，剪叉支架包括中部铰接在一起的两个剪叉臂，两个剪叉臂的下端与双向液压缸的两个输出端分别传动连接，插销设置于相应剪叉臂的上端。
所述驱动机构包括轴线沿上下方向延伸的且与座椅本体传动连接的齿轮、与齿轮传动配合的齿条和驱动齿条运动以实现座椅旋转的电机。
所述座椅本体与底座之间设置有滚子。
本发明的有益效果为：座椅本体通过转动轴线沿上下方向延伸的转动连接结构转动设置于底座上，驱动机构驱动座椅本体绕转动轴线旋转，座椅本体具有正常行驶位和危险保护位，安全座椅还包括用于在座椅本体旋转至对应工位时对座椅本体进行锁止的锁止机构，正常行驶时，座椅本体的靠背的靠面朝前，处于正常行驶位，当即要撞车或撞车时锁止机构对座椅本体进行解锁，驱动机构使安全座椅旋转180度，锁止机构对座椅本体重新进行锁止使座椅本体保持在危险保护位，此时座椅本体的靠背的靠面朝后，座椅靠背承受人力所受的惯性力的冲击，并能抵挡外物的伤害，而且人体朝后完全脱离驾驶区域，即使驾驶区域碰撞发生变形也不会卡住人体的任何部位，而且靠背承受了大多数的惯性力，进一步地降低了撞车事故对人体的伤害。
进一步地，在座椅本体与底座之间设置有滚子，可以更好地增加旋转的效果。
附图说明
图1为安全座椅处于正常行驶位时，人体在碰撞过程中的受力示意图；
图2为安全座椅处于危险保护位时，人体在碰撞过程中的受力示意图；
图3为本发明的一种车辆的一个实施例中的安全座椅的结构示意图；
图4为图3的左视图；
图5为本发明的一种车辆的一个实施例中安全座椅的工作流程图。
具体实施方式
本发明的一种车辆的实施例如图1-5所示，包括车辆地板和设置于车辆地板上的安全座椅，安全座椅包括与车辆地板固定连接的底座和设置于底座上的座椅本体8，底座包括固定支架14和支撑板12，固定支架14与车辆地板固定连接，固定支架14与支撑板12通过紧固螺钉13固定连接，座椅本体8安装于支撑板12上，座椅本体8通过转动轴线沿上下方向延伸的转动连接结构转动设置于所述支撑板12上，安全座椅还包括驱动座椅本体8绕转动轴线转动的驱动机构，座椅本体8在转动行程内具有使座椅本体8的靠背17的靠面18朝前的正常行驶位和使座椅本体8的靠背17的靠面18朝后的危险保护位，安全座椅还包括用于在座椅本体8旋转至对应工位时对座椅本体8进行锁止的锁止机构。转动连接结构包括座椅本体8下面固定连接的传动轴11和设置于支撑板12上的供传动轴11穿过的安装孔。驱动机构包括固设于支撑板12上的电机5、安装于支撑板12上的传动齿条4、与传动齿条4相啮合的齿轮7，传动轴11通过止推轴承10连接于齿轮7，电机5通过传动齿条4带动齿轮7转动，齿轮7通过传动轴11带动座椅本体8做旋转运动。
锁止机构包括双向液压缸1、剪叉支架2、插销9和设置于座椅本体下部的用于与插销9定位锁止配合的锁止孔，剪叉式支架2包括左剪叉支架和右剪叉支架，左、右剪叉支架对称分布于双向液压缸1的左右两侧，双向液压缸1固定在车辆地板上，双向液压缸1的前后两端设置有两个活塞杆，每个活塞杆的端部连接有轴线沿左右方向延伸的连接杆，两个连接杆的左端铰接有左剪叉支架，两个连接杆的右端铰接有右剪叉支架，各剪叉支架均包括中间铰接在一起的两个剪叉臂，其中左、右剪叉支架的铰接轴3为一个轴线沿左右方向延伸的长轴，插销9设置于各剪叉臂的上端，双向液压缸1的伸缩运动通过剪叉臂带动插销9的拔出与插入，实现座椅本体8的旋转前开锁与旋转后的锁止。车辆还包括控制系统，双向液压缸1和电机5分别与控制系统控制连接，控制系统分别与车体上的车身雷达和微机处理器信号链接。安全座椅在正常行驶位和危险保护位时的受力示意图如图1、2所示，竖直方向上座椅可以提供一个和人体重力G对应的支持力F，如果碰车事故发生时，座椅和人体没有旋转，人体的受力情况如图1所示，那么人体将会承受向前的很大的惯性力F1，座椅本体8与人体17的摩擦力f不足以抵消向前的惯性力F1，导致人体17会撞向前方的玻璃或方向盘等物体造成伤害，同时驾驶区域发生变形时，容易对驾驶员造成更大的伤害，但是如果在发生碰车事故前已经将座椅本体8和人体17旋转180度并锁止固定，此时座椅本体8的靠背的靠面面向后方，人体17朝后完全脱离驾驶区域，此时人体的受力示意图如图2所示，由座椅本体的靠背承受很大一部分惯性力，从而避免了人体17在惯性力F1下撞向玻璃或方向盘等物体造成伤害，靠背还可以抵挡前方外物的伤害，同时，由于人体17完全脱离了驾驶区域，即使驾驶区域发生了变形，也不会卡住人体的任何部位，最大限度地降低碰车事故对人体的伤害。
在座椅本体8的把手上还安装有触发旋转开关15和复位旋转开关16，以手动实现安全座椅的旋转与复位功能，方便乘客的特殊需求。座椅本体8与支撑板12之间设置有滚子6，可以方便安全座椅的旋转。
本发明的一种车辆中的可旋转安全座椅的工作原理为：控制系统的车身雷达检测本车与前方车辆的距离及两车的车速，通过微机处理器对本车车速、加速度、前方车速、车距等信息，通过一定的逻辑计算判断碰撞风险，计算是否达到设定的发生碰撞危险的标准，在确认达到发生碰撞危险的标准时，控制系统触发电磁阀对双向液压缸1进行充油，双向液压缸1两端的活塞杆向两边伸长，通过剪叉支架2带动插销9拔出，实现锁止机构开锁，此时控制系统触发驱动机构的电机5，电机5通过齿条4和齿轮7，带动传动轴11和座椅本体8进行旋转，直至座椅本体处于危险保护位时，底座上设置限位块，此时座椅本体贴住限位块，控制系统触发电磁阀对锁止机构的双向液压缸1进行放油，双向液压缸1两端的活塞杆收缩，通过剪叉支架2带动插销9升起，并与座椅主体8的锁止孔结合锁定座椅主体。电磁阀完成充放油后即复位至关闭状态，可以保证碰撞过程中锁止机构牢固可靠。
上述实施例中，座椅本体与支撑板之间设置有滚子，便于座椅本体的旋转，在其他实施例中，座椅本体与支撑板之间也可以不设置滚子。
上述实施例中，旋转机构是由电机通过传动齿条带动齿轮，再由齿轮带动传动轴和座椅本体进行旋转，在其他实施例中，也可以不用齿条，直接采用电机带动齿轮，齿轮再带动传动轴和座椅本体进行旋转。
上述实施例中，锁止机构包括插销与设置于座椅本体底部的与插销定位锁止配合的锁止孔，在其他实施例中，锁止机构还可以是设置于底座左右两侧上的挡板，在控制系统测量存在撞车的危险时，挡板向下运动，座椅本体可以在旋转机构的控制下进行旋转，旋转到位后，挡板再向上升起，用来对座椅本体进行锁止固定。
本发明的一种车辆实施例中的可旋转安全座椅的控制系统的控制流程图如图5所示，主要包括以下步骤：
(1) 微机处理器通过安装在车前的雷达测量车辆正前方一定范围内的汽车( 或障碍物) 之间的距离L 及相对速度V，根据采样频率计算车辆的相对加速度a，a＝δV/δt ；根据相对加速度计算碰撞时间，如果a＝0，t＝L/V，如果a≠0，t＝[(V2+2aL)1/2-V]/a；
(2) 根据相对车速计算碰撞时间限值t0，t0＝V/am+ts+tr，其中am为车辆允许的最大制动加速度，ts为在紧急情况下司机的反应时间，tr为座椅执行系统所需准备时间。充分考虑车辆与驾驶员的共同影响，与只考虑车辆的因素相比更为合理，当碰撞时间小于t0时，碰撞可能性会急剧增大，甚至不可避免；考虑座椅执行系统准备时间tr，确保在发生碰撞前座椅开锁、旋转并锁止到位，有效保证乘客安全；
(3) 通过比较碰撞时间t与时间限值t0之间的大小关系，判定碰撞可能性；如果t<t0，判定为存在碰撞可能，，控制系统会触发电磁阀对双向液压缸进行充油，流量计将油的流量反馈给控制系统，插销完全拔出后即锁止机构打开，控制系统触发驱动机构的电机，由驱动机构带动安全座椅进行旋转180度，至安全座椅贴到限位块后，控制系统触发电磁阀对双向液压缸进行放油，锁止机构通过插销对座椅本体进行锁止固定，否则不执行。
本发明的控制系统在于首先获得车体与前方车体的相对速度和距离，然后通过微机处理器计算碰撞时间来判断是否会发生碰撞，接着根据计算出的碰撞时间决定控制系统触发不触发驱动机构和锁止机构。
上述实施例中，用雷达测量车体与前方车体的相对速度和距离，在其他实施例中，可以采用其它传感器，或者借助GPS定位系统获取测量数值；关于判断标准，也可以采用距离作为判断标准，如计算在当前车速下的紧急制动距离，如果根据第一步计算出的制动距离大于当前紧急制动距离，那么有很大几率会发生碰撞危险，此时就需要微机处理器控制锁止结构进行开锁、控制驱动机构带动座椅本体旋转以及旋转到位后再对座椅本体进行锁止固定。
一种安全座椅的实施例与上述车辆的各实施例中的安全座椅的实施例相同，此处不再赘述。

Claims (4)

1.一种安全座椅，包括用于与车辆地板固连的底座、设于底座上的座椅本体，其特征在于：所述座椅本体通过转动轴线沿上下方向延伸的转动连接结构转动设置于所述底座上，所述安全座椅还包括驱动座椅本体绕转动轴线转动的驱动机构，座椅本体在转动行程内具有使座椅本体的靠背的靠面朝前的正常行驶位和使座椅本体的靠背的靠面朝后的危险保护位，安全座椅还包括用于在座椅本体旋转至对应工位时对座椅本体进行锁止的锁止机构，正常行驶时，座椅本体的靠背的靠面朝前，处于正常行驶位，当即要撞车或撞车时锁止机构对座椅本体进行解锁，驱动机构使安全座椅旋转180度，锁止机构对座椅本体重新进行锁止使座椅本体保持在危险保护位，此时座椅本体的靠背的靠面朝后，人体朝后完全脱离驾驶区域，座椅靠背承受人体所受的惯性力的冲击；所述驱动机构包括轴线沿上下方向延伸的且与座椅本体传动连接的齿轮、与齿轮传动配合的齿条和驱动齿条运动以实现座椅旋转的电机；所述锁止机构包括插销、设置于座椅本体底部的与插销定位锁止配合的锁止孔和驱动插销上下方向移动以进行锁止或解锁的插销驱动机构，所述插销驱动机构包括双向液压缸和剪叉支架，剪叉支架包括中部铰接在一起的两个剪叉臂，两个剪叉臂的下端与双向液压缸的两个输出端分别传动连接，插销设置于相应剪叉臂的上端，所述双向液压缸和电机分别与车辆的控制系统连接，控制系统分别与车体上的车身雷达和微机处理器信号连接，通过车辆控制系统的车身雷达检测到座椅所在车辆与前方车辆的距离和车速，通过微机处理器对座椅所在车辆和前方车辆行驶状况分析计算，在计算达到发生碰撞危险的标准时，所述控制系统控制双向液压缸对锁止结构开锁，再控制电机驱动座椅本体旋转至危险保护位。
2.根据权利要求1所述的一种安全座椅，其特征在于：所述座椅本体与底座之间设置有滚子。
3.一种车辆，包括车辆地板和设置于车辆地板上的安全座椅，安全座椅包括用于与车辆地板固连的底座、设于底座上的座椅本体，其特征在于：所述座椅本体通过转动轴线沿上下方向延伸的转动连接结构转动设置于所述底座上，所述安全座椅还包括驱动座椅本体绕转动轴线转动的驱动机构，座椅本体在转动行程内具有使座椅本体的靠背的靠面朝前的正常行驶位和使座椅本体的靠背的靠面朝后的危险保护位，安全座椅还包括用于在座椅本体旋转至对应工位时对座椅本体进行锁止的锁止机构，正常行驶时，座椅本体的靠背的靠面朝前，处于正常行驶位，当即要撞车或撞车时锁止机构对座椅本体进行解锁，驱动机构使安全座椅旋转180度，锁止机构对座椅本体重新进行锁止使座椅本体保持在危险保护位，此时座椅本体的靠背的靠面朝后，人体朝后完全脱离驾驶区域，座椅靠背承受人体所受的惯性力的冲击，所述驱动机构包括轴线沿上下方向延伸的且与座椅本体传动连接的齿轮、与齿轮传动配合的齿条和驱动齿条运动以实现座椅旋转的电机，所述锁止机构包括插销、设置于座椅本体底部的与插销定位锁止配合的锁止孔和驱动插销上下方向移动以进行锁止或解锁的插销驱动机构，所述插销驱动机构包括双向液压缸和剪叉支架，剪叉支架包括中部铰接在一起的两个剪叉臂，两个剪叉臂的下端与双向液压缸的两个输出端分别传动连接，插销设置于相应剪叉臂的上端，所述双向液压缸和电机分别与车辆的控制系统连接，控制系统分别与车体上的车身雷达和微机处理器信号连接，通过车辆控制系统的车身雷达检测到座椅所在车辆与前方车辆的距离和车速，通过微机处理器对座椅所在车辆和前方车辆行驶状况分析计算，在计算达到发生碰撞危险的标准时，所述控制系统控制双向液压缸对锁止结构开锁，再控制电机驱动座椅本体旋转至危险保护位。
4.根据权利要求3所述的一种车辆，其特征在于：所述座椅本体与底座之间设置有滚子。
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