CN108382272A - 一种座椅转向控制系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明适用于座椅转动控制技术领域，提供了一种座椅转动控制系统及方法，包括：设于侧向加速度传感器、横摆角传感器、轮速传感器、与侧向加速度传感器、横摆角传感器、轮速传感器通信连接的控制器，与控制器通信连接的电机；座椅本体，座椅本体的底部设有导轮，其中一个导轮与电机的输出端连接；设于座椅横梁上的环形导轨，环形导轨与所有导轮滑动连接。该座椅转向控制系统基于汽车质心侧偏角来自动控制座椅本体进行转向相反方向的转动，且转动角度与质心侧偏角相同，即使在较大的侧向加速度下，座椅靠背能够提供较强烈的支撑，不至于使得驾驶员身体倾斜，影响车辆的操作和驾驶员视野，且不会对驾驶员身体形成压迫。

Description

一种座椅转向控制系统及方法

技术领域

本发明属于汽车座椅技术领域，提供了一种座椅转向控制系统及方法。

背景技术

车辆行驶在进行转向时，车内的驾乘人员将承受一定的侧向加速度，车辆的侧向加速度随着转向角度、车辆行驶速度的变化而变化。随着侧向加速度的变化，车内的驾乘人员身体都会随着侧向加速度方向倾斜。

目前的座椅直接固定在座椅横梁上，由座椅靠背支撑驾驶员身体，座椅靠背是固定的，不能变动调整，在较大的侧向加速度下，驾驶员的体倾斜，影响车辆的操作和驾驶员视野，且对驾驶员身体造成压迫。

发明内容

本发明实施例提供一种座椅转向控制系统，旨在解决座椅靠背是固定的，在较大的侧向加速度下，驾驶员的体倾斜，影响车辆的操作和驾驶员视野，且对驾驶员身体造成压迫的问题。

本发明是这样实现的，一种座椅转向控制系统，所述系统包括：

转向控制装置，及与转向控制装置连接的座椅，其中，转向控制装置包括：设于侧向加速度传感器、横摆角传感器、轮速传感器、与侧向加速度传感器、横摆角传感器、轮速传感器通信连接的控制器，与控制器通信连接的电机；

座椅包括：

座椅本体，座椅本体的底部设有导轮，其中至少有一个导轮与电机的输出端连接；

设于座椅横梁上的环形导轨，所述导轮均设于环形导轨内，且主导轮与环形导轨过盈配合，所述主导轮为与电机连接的导轮。

进一步的，所述座椅本体的底部设有3个导轮。

进一步的，所述主导轮通过传动装置与电机的输出端连接，所述传动装置包括：

设于各主导轮底部的连杆，各所述连杆穿过设于环形导轨底部的环形槽与传动杆垂直连接，所述传动杆与电机的输出轴垂直连接。

本发明是这样实现的，一种基于所述的座椅转向控制系统的转向控制方法，所述方法包括如下步骤：

S1、侧向加速度传感器、横摆角传感器、轮速传感器分别用于检测汽车的侧向加速度a_y、横摆角φ、及纵向车速信号v，并将检测到的侧向加速度a_y、横摆角φ、及纵向车速信号v发送至控制器；

S2、控制器基于侧向加速度a_y、横摆角φ及纵向车速信号v计算汽车质心侧偏角，并基于汽车质心侧偏角来驱动电机，以使座椅本体朝转向相反方向转动，且转动角度与质心侧偏角相同。

进一步的，控制器基于汽车质心侧偏角来驱动电机具体包括如下步骤：

S21、控制器判断当前汽车质心侧偏角是否达到设定阈值；

S22、若判断结果为是，则驱动电机，以使座椅本体朝转向相反方向转动，且转动角度与质心侧偏角相同，若判断结果为否，则控制电机处于停机状态。

进一步的，汽车质心侧偏角的计算公式如下：

其中，β为汽车质心侧偏角，a_y为汽车侧向加速度，φ′为汽车的横摆角速度，v为汽车纵向车速。

本发明实施例提供的座椅转向控制系统基于汽车质心侧偏角来自动控制座椅本体进行转向相反方向的转动，且转动角度与质心侧偏角相同，即使在较大的侧向加速度下，座椅靠背能够提供较强烈的支撑，不至于使得驾驶员身体倾斜，影响车辆的操作和驾驶员视野，且不会对驾驶员身体形成压迫。

附图说明

图1为本发明实施例提供的座椅转向控制系统的结构示意图；

图2为本发明实施例提供的座椅转向控制方法的流程图；

1.侧向加速度传感器、2.横摆角传感器、3.轮速传感器、4.控制器、5.电机、6.导轮、7.环形导轨。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

图1为本发明实施例提供的座椅转向控制系统的结构示意图，为了便于说明，仅示出与本发明实施例相关的部分。

该系统包括：

转向控制装置，及与转向控制装置连接的座椅，其中，转向控制装置包括：设于侧向加速度传感器1、横摆角传感器2、轮速传感器3、与侧向加速度传感器1、横摆角传感器2、轮速传感器3通信连接的控制器4，与控制器4通信连接的电机5；

座椅包括：

座椅本体(图中未示出)，座椅本体的底部设有导轮6，其中至少有一个导轮6与电机5的输出端连接；

设于座椅横梁上的环形导轨7，导轮6均设于环形导轨7内，且主导轮与环形导轨7过盈配合，从导轮与环形导轨滑7动连接，与电机5连接的导轮称为主导轮，不与电机5连接的导轮称为从导轮。

在本发明实施例中，座椅本体底部设有3个导轮6，其中有一个导轮6和两个从导轮，从导轮随主导轮的滚动而滚动，座椅底部设有3个导轮，以使座椅更加稳固。

在本发明实施例中，主导轮通过传动装置与电机5的输出端连接，该传动装置包括：

设于各照顾导轮底部的连杆，各所述连杆穿过设于环形导轨底部的环形槽与传动杆垂直连接，传动杆与电机的输出轴垂直连接，通过电机的转动，驱动主导轮在环形导轨内顺时针或逆时针转动，当电机停止转动时，由于主导轮与环形导轨过盈配合，因此各主导轮停止转动，即将座椅转旋转至对应位置。

图2为本发明实施例提供的座椅转向控制方法的流程图，该方法包括如下步骤：

S1、侧向加速度传感器、横摆角传感器、轮速传感器分别用于检测汽车的侧向加速度a_y、横摆角φ、及纵向车速信号v，并将检测到的侧向加速度a_y、横摆角φ、及纵向车速信号v发送至控制器；

S2、控制器基于侧向加速度a_y、横摆角φ及纵向车速信号v计算汽车质心侧偏角，并基于汽车质心侧偏角来驱动电机，以使座椅本体朝转向相反方向转动，且转动角度与质心侧偏角相同。

在本发明实施例中，控制器基于汽车质心侧偏角来驱动电机具体包括如下步骤：

S21、控制器判断当前汽车质心侧偏角是否达到设定阈值；

S22、若判断结果为是，则驱动电机，以使座椅本体朝转向相反方向转动，且转动角度与质心侧偏角相同，若判断结果为否，则控制电机处于停机状态。

在本发明实施例中，控制器基于侧向加速度a_y、横摆角φ、及纵向车速信号v来计算汽车质心侧偏角，汽车质心侧偏角的计算公式如下：

其中，β为汽车质心侧偏角，a_y为汽车侧向加速度，φ′为汽车的横摆角速度，v为汽车纵向车速。

上述汽车质心侧偏角的计算公式推导过程如下：

建立整车非线性二自由度运动学方程如下：

式中：β为质心侧偏角；φ′为横摆角速度，φ″为横摆角加速度；F_f、F_r分别为前轴侧向力及后轴侧向力；l_f和l_r分别为质心到前轴及后轴的距离；δ_f为前轮转角；J为车辆质心处绕z轴的转动惯量；v为质心处的速度；m为汽车的质量。

采用如下的反正切函数来描述轮胎侧偏角-侧向力的非线性关系：

F_y＝c₁arctan(c₂α)

式中：c₁和c₂为轮胎模型参数；F_y,α分别为轮胎的侧向力和轮胎的侧偏角，前轴的侧偏角α_f、后轴的侧偏角α_r、前轴侧向力F_f、及后轴侧向力F_r通过以下公式计算：

α_f＝-β+δ-(l_f/v)φ′，α_r＝-β+(l_r/v)φ′

结合车辆模型，可以得到以前轮转角位输入、以质心侧偏角和横摆角速度为状态变量，以横摆角速度为应变量的方程组：

式中：c_f1,c_f2为前轴轮胎参数；c_r1,c_r2为后轴轮胎参数；根据上式，可以推导出：

积分可得：其中，β₀为汽车初始质心侧偏角，其取值为零，因此，汽车质心侧偏角的计算公式为：

本发明实施例提供的座椅转向控制系统可以基于汽车质心侧偏角来自动控制座椅本体进行转向相反方向的转动，且转动角度与质心侧偏角相同，即使在较大的侧向加速度下，座椅靠背能够提供较强烈的支撑，不至于使得驾驶员身体倾斜，影响车辆的操作和驾驶员视野，且不会对驾驶员身体形成压迫。

上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种座椅转向控制系统，其特征在于，所述系统包括：

转向控制装置，及与转向控制装置连接的座椅，其中，转向控制装置包括：设于侧向加速度传感器、横摆角传感器、轮速传感器、与侧向加速度传感器、横摆角传感器、轮速传感器通信连接的控制器，与控制器通信连接的电机；

座椅包括：

座椅本体，座椅本体的底部设有导轮，其中至少有一个导轮与电机的输出端连接；

设于座椅横梁上的环形导轨，所述导轮均设于环形导轨内，且主导轮与环形导轨过盈配合，所述主导轮为与电机连接的导轮。

2.如权利要去1所述的座椅转向控制系统，其特征在于，所述座椅本体的底部设有3个导轮。

3.如权利要求1所述的座椅转向控制系统，其特征在于，所述主导轮通过传动装置与电机的输出端连接，所述传动装置包括：

设于各主导轮底部的连杆，各所述连杆穿过设于环形导轨底部的环形槽与传动杆垂直连接，所述传动杆与电机的输出轴垂直连接。

4.一种基于权利要求1至3任一所述的座椅转向控制系统的转向控制方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：

S1、侧向加速度传感器、横摆角传感器、轮速传感器分别用于检测汽车的侧向加速度a_y、横摆角φ、及纵向车速信号v，并将检测到的侧向加速度a_y、横摆角φ、及纵向车速信号v发送至控制器；

S2、控制器基于侧向加速度a_y、横摆角φ及纵向车速信号v计算汽车质心侧偏角，并基于汽车质心侧偏角来驱动电机，以使座椅本体朝转向相反方向转动，且转动角度与质心侧偏角相同。

5.如权利要4所述的座椅转向控制方法，其特征在于，所述控制器基于汽车质心侧偏角来驱动电机具体包括如下步骤：

S21、控制器判断当前汽车质心侧偏角是否达到设定阈值；

S22、若判断结果为是，则驱动电机，以使座椅本体朝转向相反方向转动，且转动角度与质心侧偏角相同，若判断结果为否，则控制电机处于停机状态。

6.如权利要4或5所述的座椅转向控制方法，其特征在于，所述汽车质心侧偏角的计算公式如下：

其中，β为汽车质心侧偏角，a_y为汽车侧向加速度，φ′为汽车的横摆角速度，v为汽车纵向车速。