CN110949224B - 汽车座椅及其控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种汽车座椅及其控制方法，该汽车座椅包括：气囊，设置在座椅靠背的内部；气泵组件，用于对气囊进行充气或者放气；阀门组件，包括至少一个阀门子单元，阀门子单元包括充气阀、第一单向阀、第二单向阀、第一泄气阀和第一泄气口，充气阀的一端与气泵组件连通，充气阀的另一端通过第一单向阀与气囊连通，第二单向阀的一端与气囊连通，第二单向阀的另一端与充气阀并联后与气泵组件连接，且第二单向阀的另一端与第一泄气阀的一端连接，第一泄气阀的另一端与第一泄气口连通；控制器，用于控制气泵组件和阀门组件的开启或者关闭，使气囊以固定的频率反复收缩或者膨胀。实施本发明，能够使气囊快速充放气，提醒效果佳，降低对用户的干扰。

Description

汽车座椅及其控制方法

技术领域

本发明涉及汽车技术领域，尤其涉及一种汽车座椅及其控制方法。

背景技术

现有技术条件下，汽车座椅提醒功能是在座椅坐垫的宽度方向的左右两侧布置振动电机，当识别存在危机或驾驶员疲劳等场景时，振动电机通过偏心运动，使汽车座椅产生高频振动，达到提醒乘客。然而，现有的汽车座椅采用振动电机，振动频率高，对用户干扰大，容易引发惊厥等不适感，舒适度低，用户体验差。

发明内容

本发明的目的在于提供一种汽车座椅及其控制方法，实现提醒功能的同时，降低对用户的干扰，提高用户体验和舒适性。

本发明的技术方案提供一种汽车座椅，包括：

气囊，设置在座椅靠背的内部，用于通过收缩或者膨胀产生振动；

气泵组件，用于对所述气囊进行充气或者放气；

阀门组件，包括至少一个阀门子单元，所述阀门子单元包括充气阀、第一单向阀、第二单向阀、第一泄气阀和第一泄气口，所述充气阀的一端与所述气泵组件连通，所述充气阀的另一端通过所述第一单向阀与所述气囊连通，所述第二单向阀的一端与所述气囊连通，所述第二单向阀的另一端与所述充气阀并联后与所述气泵组件连接，且所述第二单向阀的另一端与所述第一泄气阀的一端连接，所述第一泄气阀的另一端与所述第一泄气口连通；

控制器，用于控制所述气泵组件和所述阀门组件的开启或者关闭，使所述气囊以固定的频率反复收缩或者膨胀。

进一步的，所述气泵组件包括：

第一气泵，与所述充气阀的一端连接，用于对所述气囊进行充气；

第二气泵，与所述充气阀和所述第一泄气阀并联连接，用于对所述气囊进行充气或者放气。

进一步的，所述阀门子单元还包括第二泄气阀、以及与外界连通的第二泄气口，所述第二泄气阀的一端与所述气囊连通，所述第二泄气阀的另一端与所述第二泄气口连通。

进一步的，所述充气阀为充气电磁阀，所述第一泄气阀为泄气电磁阀，所述阀门子单元还包括壳体，所述壳体内设置有与所述气囊连通的第一气室和与所述第一气室连通的第二气室；

所述第二气室内设置有隔板，所述隔板将所述第二气室形成相互连通的充气气室和泄气气室，所述充气气室内设置有所述充气电磁阀，所述充气电磁阀与所述第一气泵连通，所述充气气室通过所述第一单向阀与所述第一气室连通，所述泄气气室内设置有所述泄气电磁阀，所述泄气电磁阀与所述第二气泵连通，所述泄气气室通过所述第二单向阀与所述第一气室连通。

进一步的，所述第一气室的侧壁上设置有所述第二泄气口和所述第二泄气阀，所述第一气室通过所述第二泄气阀和所述第二泄气口与外界连通。

本发明的技术方案还提供一种如前所述的汽车座椅的控制方法，包括：

接收到座椅控制信号；

根据所述座椅控制信号控制所述气泵组件、所述充气阀和所述第一泄气阀以固定的频率进行开启或者关闭，使所述气囊反复收缩或者膨胀产生振动。

进一步的，所述气囊的数量为多个，所述接收到座椅控制信号，之后还包括：

获取车内乘员的坐高和所述座椅靠背的高度；

根据所述车内乘员的坐高和所述座椅靠背的高度确定多个所述气囊中的一个所述气囊为提醒气囊。

进一步的，还包括：

当检测到车内乘员疲劳时，生成所述座椅控制信号。

进一步的，还包括：

当检测到紧急路况时，生成所述座椅控制信号。

进一步的，所述频率利用下式计算得到：

式中，f为所述频率；a为所述气囊的长度；b为所述气囊的宽度；l₀为所述气囊膨胀时的顶出量；l₁为所述座椅靠背发泡吸收的变形量；V_p为气泵充气流速；V_r为自然放气流速；V_r′为气泵放气流速。

采用上述技术方案后，具有如下有益效果：通过设置在座椅靠背的内部的气囊、气泵组件、阀门组件和控制器，使用时，通过控制器控制气泵组件和阀门组件的开启或者关闭，使气囊以固定的频率反复收缩或者膨胀产生振动，实现提醒功能，降低对用户的干扰，防止因车内乘员疲劳或者紧急路况时发生交通事故，提高安全性；并且通过充气阀、第一单向阀、第二单向阀、第一泄气阀和第一泄气口形成充放气回路，可以加快气囊充放气速度，进一步加强提醒效果。

附图说明

参见附图，本发明的公开内容将变得更易理解。应当理解：这些附图仅仅用于说明的目的，而并非意在对本发明的保护范围构成限制。图中：

图1是本发明提供的一种汽车座椅的结构示意图；

图2是图1的截面图；

图3是图2的后视图；

图4是图1所示的汽车座椅处于充气状态的气路示意图；

图5是图1所示的汽车座椅处于放气状态的气路示意图；

图6是图2所示的阀门组件的结构示意图；

图7是图6所示的阀门子单元的结构示意图；

图8是图7的爆炸图；

图9是图7的截面图；

图10是图7所示的阀门子单元处于充气状态的结构示意图；

图11是图7所示的阀门子单元处于放气状态的结构示意图；

图12是本发明提供的一种如前所述的汽车座椅的控制方法的工作流程图。

具体实施方式

下面结合附图来进一步说明本发明的具体实施方式。

容易理解，根据本发明的技术方案，在不变更本发明实质精神下，本领域的一般技术人员可相互替换的多种结构方式以及实现方式。因此，以下具体实施方式以及附图仅是对本发明的技术方案的示例性说明，而不应当视为本发明的全部或视为对发明技术方案的限定或限制。

在本说明书中提到或者可能提到的上、下、左、右、前、后、正面、背面、顶部、底部等方位用语是相对于各附图中所示的构造进行定义的，它们是相对的概念，因此有可能会根据其所处不同位置、不同使用状态而进行相应地变化。所以，也不应当将这些或者其他的方位用语解释为限制性用语。

如图1-图5所示，本发明提供的一种汽车座椅包括：

气囊11，设置在座椅靠背10的内部，用于通过收缩或者膨胀产生振动；

气泵组件12，用于对气囊11进行充气或者放气；

阀门组件13包括至少一个阀门子单元131，阀门子单元131包括充气阀1311、第一单向阀1312、第二单向阀1313、第一泄气阀1314和第一泄气口1315，充气阀1311的一端与气泵组件12连通，充气阀1311的另一端通过第一单向阀1312与气囊11连通，第二单向阀1313的一端与气囊11连通，第二单向阀1313的另一端与充气阀1311并联后与气泵组件12连接，且第二单向阀1313的另一端与第一泄气阀1314的一端连接，第一泄气阀1314的另一端与第一泄气口1315连通；

控制器，用于控制气泵组件12和阀门组件13的开启或者关闭，使气囊11以固定的频率反复收缩或者膨胀。

本发明提供的汽车座椅主要由气囊11、气泵组件12、阀门组件13和控制器组成。

气囊11设置在座椅靠背10的内部，为了提高提醒的灵敏度，气囊11设置在与人体的腰部对应的座椅靠背10的内部。

气泵组件12用于对气囊11提供充气或者放气，使气囊11通过收缩或者膨胀产生振动。

阀门组件13包括至少一个阀门子单元131，阀门子单元131包括充气阀1311、第一单向阀1312、第二单向阀1313、第一泄气阀1314和第一泄气口1315，形成充放气回路，实现气囊11快速充放气。阀门子单元131的数量与气囊11的数量对应，当气囊11的数量为多个时，每个气囊11可以连接一个阀门子单元131，多个阀门子单元131组合形成阀门组件13，如图6所示。

控制器用于控制供排气装置的气泵组件12和阀门组件13的开启或者关闭，当检测到车内乘员疲劳或者出现紧急路况时，首先，控制器控制充气阀1311和气泵组件12的充气功能开启，第一泄气阀1314关闭，使气泵组件12提供的气体经过充气阀1311和第一单向阀1312进入气囊11内，实现气囊11的充气；然后，控制器控制充气阀1311关闭，第一泄气阀1314和气泵组件12的放气功能开启，气泵组件12使气囊11内的气体经过第二单向阀1313和第一泄气阀1314进入第一泄气口1315排出，实现气囊11的放气，通过气泵组件12、充气阀1311和第一泄气阀1314的开启或者关闭，对气囊11进行充气或者放气，使气囊11以固定的频率产生振动，实现提醒功能。优选地，为了在实现提醒功能的同时降低对车内乘员的干扰，提高舒适性，气囊11的振动频率为4-10Hz，即控制器控制气囊11每秒充气和放气的次数为4-10次。

控制器既可以是座椅电子控制单元(Electronic Control Unit，ECU)，也可以是车身ECU，还可以是二者结合。为了提高工作效率，本发明的控制器优选为座椅ECU和车身ECU。

本发明提供的汽车座椅，通过设置在座椅靠背的内部的气囊、气泵组件、阀门组件和控制器，使用时，通过控制器控制气泵组件和阀门组件的开启或者关闭，使气囊以固定的频率反复收缩或者膨胀产生振动，实现提醒功能，降低对用户的干扰，防止因车内乘员疲劳或者紧急路况时发生交通事故，提高安全性；并且通过充气阀、第一单向阀、第二单向阀、第一泄气阀和第一泄气口形成充放气回路，可以加快气囊充放气速度，进一步加强提醒效果。

在其中一个实施例中，如图2和图3所示，为了节约布置空间，降低成本，供排气装置设置在座椅靠背10的内部。

在其中一个实施例中，如图4和图5所示，气泵组件12包括：

第一气泵121，与充气阀1311的一端连接，用于对气囊11进行充气；

第二气泵122，与充气阀1311和第一泄气阀1314并联连接，用于对气囊11进行充气或者放气。

第一气泵121和第二气泵122的控制端与控制器通信连接，第一气泵121用于为气囊11进行充气，第二气泵122用于为气囊11进行充气或者放气。当需要对气囊11充气时，控制器控制第一气泵121和第二气泵122开启，使第一气泵121和第二气泵122同时为气囊11充气；当需要对气囊11放气时，控制器控制第一气泵121关闭，第二气泵122的放气功能开启，主动抽取气囊11内的气体，通过第一气泵121和第二气泵122加快气囊11的充放气速度，进一步加强提醒功能。

在其中一个实施例中，如图4和图5所示，阀门子单元131还包括第二泄气阀1316、以及与外界连通的第二泄气口1317，第二泄气阀1316的一端与气囊11连通，第二泄气阀1316的另一端与第二泄气口1317连通。

第二泄气阀1316与控制器通信连接，第二泄气阀1316的常用状态为关闭，当需要对气囊11放气时，控制器控制第二泄气阀1316开启，使气囊11内的气体通过第二泄气口1317主动排出，进一步加快气囊11的放气速度，加强提醒功能。

在其中一个实施例中，如图6-图9所示，充气阀1311为充气电磁阀，第一泄气阀1314为泄气电磁阀，阀门子单元131还包括壳体1318，壳体1318内设置有与气囊11连通的第一气室13181和与第一气室13181连通的第二气室13182；

第二气室13182内设置有隔板13183，隔板13183将第二气室13182形成相互连通的充气气室131821和泄气气室131822，充气气室131821内设置有充气阀1311，充气阀1311与第一气泵121连通，充气气室131821通过第一单向阀1312与第一气室13181连通，泄气气室131822内设置有第一泄气阀1314，第一泄气阀1314与第二气泵122连通，泄气气室131822通过第二单向阀1313与第一气室13181连通。

阀门子单元131还包括壳体1318，壳体1318内设置有第一气室13181和第二气室13182，第一气室13181和第二气室13182通过第一单向阀1312和第二单向阀1313可以连通，第二气室13182的中间设置有隔板13183，使第二气室13182形成相互连通的充气气室131821和泄气气室131822，充气气室131821内设置有充气阀1311，泄气气室131822内设置有第一泄气阀1314，通过将壳体1318设置成两个气室，使气囊11能够快速充放气的同时，气体能够定向流动，增加气体的充放气路径，实现风冷，避免充气阀1311和第一泄气阀1314因连续开启关闭导致瞬态电流产生过热，提高功能稳定性和使用寿命。

在其中一个实施例中，如图9所示，为了进一步加快气囊11的放气速度，加强提醒功能，第一气室13181的侧壁上设置有第二泄气口1317和第二泄气阀1316，第一气室13181通过第二泄气阀1316和第二泄气口1317与外界连通。

下面对阀门子单元131的工作原理进行说明，具体如下：

如图10和图11所示，图10中的箭头表示充气时气体的流向，图11中的箭头表示放气时气体的流向。充气时，控制器控制第一气泵121和第二气泵122的充气功能开启，第一气泵121和第二气泵122提供的气体通过充气阀1311进入第二气室13182内，此时第二气室13182内的气压高于第一气室13181，使得第一单向阀1312闭合，第二单向阀1313开启，气体由第二气室13182进入第一气室13181，再通过气管充进气囊11内，完成一次充气过程。放气时，一方面，气囊11内的气体被乘客靠背压入第一气室13181，使得第一气室13181中气压升高，部分气体通过第二泄气阀1316排出；另一方面，控制器控制第一气泵121关闭，第二气泵122的放气功能开启，充气阀1311关闭，第一泄气阀1314开启，第一泄气阀1314抽出第二气室13182内的气体，此时第二气室13182内的气压低于第一气室13181，使得第一单向阀1312开启，第二单向阀1313关闭，气体由第一气室13181快速进入第二气室13182，并通过第一泄气阀1314抽出。

在其中一个实施例中，如图8所示，阀门子单元131还包括盖合在壳体1318上的盖板1319，使壳体1318形成封闭，防止壳体1318内的部件损坏，进一步延长使用寿命，降低成本。

在其中一个实施例中，为了简化结构，进一步降低成本，盖板1319为印制电路板。

在其中一个实施例中，如图7-图9所示，壳体1318的外侧壁设置有气嘴13184，气嘴13184的一端与第一气室13181连通，气嘴13184的另一端与气囊11连通，其用于将第一气室13181内的气体输送至气囊11内，通过气嘴13184便于阀门子单元131与气囊11连接。

在其中一个实施例中，如图2和图3所示，为了节约布置空间，降低成本，供排气装置设置在座椅靠背10的内部。

在其中一个实施例中，为了节约布置空间，降低成本，控制器设置在座椅靠背10的内部。

下面对本发明提供的汽车座椅的工作原理进行说明，具体如下：

如图4和图5所示，图4中所示箭头表示充气时气体流向，图5中所示箭头表示放气时气体流向，当检测到车内乘员疲劳或者出现紧急路况时，控制器控制第一气泵121和充气阀1311开启，并开启第二气泵122的充气功能，第一气泵121和第二气泵122在预设时间段内通过充气阀1311和第一单向阀1312向气囊11充气；然后控制第一气泵121和充气阀1311关闭，并开启第一泄气阀1314、第二泄气阀1316和第二气泵122的放气功能，使气囊11内的气体通过第一泄气阀1314、第一泄气口1315、第二泄气阀1316和第二泄气口1317排出，如此反复循环，使气囊11产生振动，实现提醒车内乘员。

如图12所示，图12是本发明提供的一种如前所述的汽车座椅的控制方法的工作流程图，包括：

步骤S101：接收到座椅控制信号；

步骤S102：根据座椅控制信号控制气泵组件12、充气阀1311和第一泄气阀1315以固定的频率进行开启或者关闭，使气囊11反复收缩或者膨胀产生振动。

具体来说，当检测到车内乘员(如驾驶员)疲劳或者检测到紧急路况(后方来车等)时，生成座椅控制信号，控制器执行步骤S101接收到座椅控制信号，然后执行步骤S102根据座椅控制信号控制控制气泵组件12、充气阀1311和第一泄气阀1315开启或者关闭，充气阀1311、第一单向阀1312、第二单向阀1313、第一泄气阀1314和第一泄气口1315形成充放气回路，使气囊11以固定的频率反复收缩或者膨胀产生振动，加快气囊11充放气速度，实现提醒功能，防止因车内乘员疲劳或者紧急路况时发生交通事故，提高安全性。优选地，为了在实现提醒功能的同时降低对车内乘员的干扰，提高舒适性，气囊11的振动频率为4-10Hz，即控制器控制气囊11每秒充气和放气的次数为4-10次。

在其中一个实施例中，气囊11的数量为多个，接收到座椅控制信号，之后还包括：

获取车内乘员的坐高和座椅靠背10的高度；

根据车内乘员的坐高和座椅靠背10的高度确定多个气囊11中的一个气囊为提醒气囊。

具体来说，当气囊11的数量为多个时，车身ECU获取车内乘员的坐高和座椅靠背的高度，车内乘员的坐高可以通过手动输入，也可以通过摄像头等方式自动检测，座椅靠背的高度可以预先设置在控制器内；然后根据车内乘员的坐高和座椅靠背的高度判断出车内乘员坐落后位于座椅靠背的位置，将位于车内乘员的腰部神经丛区域的气囊11确定为提醒气囊，进一步加强提醒功能；车身ECU将包括确定的提醒气囊和频率的控制信号发送至座椅ECU，通过座椅ECU控制座椅靠背的气囊进行充气或者放气，实现振动提醒。

在其中一个实施例中，提醒气囊的高度为距离座椅的乘坐基准点所在水平线的140毫米-180毫米。

座椅的乘坐基准点是指汽车设计初期整车布置时汽车设计的参考点，将座椅调至最后、最低位置，轴心即为乘坐基准点，也称为“R”点。通过将提醒气囊的高度设为距离座椅的乘坐基准点所在水平线的140毫米-180毫米，进一步提高提醒的灵敏度，降低对车内乘员的干扰。

在其中一个实施例中，为了进一步提高提醒的灵敏度，实现低打扰提醒目的，提醒气囊的宽度为距离座椅靠背10的中心轴线的60毫米-90毫米。

在其中一个实施例中，频率利用下式计算得到：

式中，f为频率；a为气囊的长度；b为气囊的宽度；l₀为气囊膨胀时的顶出量；l₁为座椅靠背发泡吸收的变形量；V_p为气泵充气流速；V_r为自然放气流速；V_r′为气泵放气流速。

以上所述的仅是本发明的原理和较佳的实施例。应当指出，对于本领域的普通技术人员来说，在本发明原理的基础上，还可以做出若干其它变型，也应视为本发明的保护范围。

Claims (9)

1.一种汽车座椅，其特征在于，包括：

气囊，设置在座椅靠背的内部，用于通过收缩或者膨胀产生振动；

气泵组件，用于对所述气囊进行充气或者放气；

阀门组件，包括至少一个阀门子单元，所述阀门子单元包括充气阀、第一单向阀、第二单向阀、第一泄气阀和第一泄气口，所述充气阀的一端与所述气泵组件连通，所述充气阀的另一端通过所述第一单向阀与所述气囊连通，所述第二单向阀的一端与所述气囊连通，所述第二单向阀的另一端与所述充气阀并联后与所述气泵组件连接，且所述第二单向阀的另一端与所述第一泄气阀的一端连接，所述第一泄气阀的另一端与所述第一泄气口连通，所述阀门子单元还包括壳体，所述壳体内设置有与所述气囊连通的第一气室和与所述第一气室连通的第二气室；

控制器，用于控制所述气泵组件和所述阀门组件的开启或者关闭，使所述气囊以固定的频率反复收缩或者膨胀；

第一气泵，与所述充气阀的一端连接，用于对所述气囊进行充气；

第二气泵，与所述充气阀和所述第一泄气阀并联连接，用于对所述气囊进行充气或者放气；

所述第二气室内设置有隔板，所述隔板将所述第二气室形成相互连通的充气气室和泄气气室，所述充气气室内设置有所述充气阀，所述充气阀与所述第一气泵连通，所述充气气室通过所述第一单向阀与所述第一气室连通，所述泄气气室内设置有所述第一泄气阀，所述第一泄气阀与所述第二气泵连通，所述泄气气室通过所述第二单向阀与所述第一气室连通。

2.如权利要求1所述的汽车座椅，其特征在于，所述阀门子单元还包括第二泄气阀、以及与外界连通的第二泄气口，所述第二泄气阀的一端与所述气囊连通，所述第二泄气阀的另一端与所述第二泄气口连通。

3.如权利要求2所述的汽车座椅，其特征在于，所述充气阀为充气电磁阀，所述第一泄气阀为泄气电磁阀。

4.如权利要求3所述的汽车座椅，其特征在于，所述第一气室的侧壁上设置有所述第二泄气口和所述第二泄气阀，所述第一气室通过所述第二泄气阀和所述第二泄气口与外界连通。

5.一种如权利要求1-4任一项所述的汽车座椅的控制方法，其特征在于，包括：

接收到座椅控制信号；

根据所述座椅控制信号控制所述气泵组件、所述充气阀和所述第一泄气阀以固定的频率进行开启或者关闭，使所述气囊反复收缩或者膨胀产生振动。

6.如权利要求5所述的汽车座椅的控制方法，其特征在于，所述气囊的数量为多个，所述接收到座椅控制信号，之后还包括：

获取车内乘员的坐高和所述座椅靠背的高度；

根据所述车内乘员的坐高和所述座椅靠背的高度确定多个所述气囊中的一个所述气囊为提醒气囊。

7.如权利要求6所述的汽车座椅的控制方法，其特征在于，所述接收到座椅控制信号，之前还包括：

当检测到车内乘员疲劳时，生成所述座椅控制信号。

8.如权利要求6所述的汽车座椅的控制方法，其特征在于，所述接收到座椅控制信号，之前还包括：

当检测到紧急路况时，生成所述座椅控制信号。

9.如权利要求5-8任一项所述的汽车座椅的控制方法，其特征在于，所述频率利用下式计算得到：

式中，f为所述频率；a为所述气囊的长度；b为所述气囊的宽度；l₀为所述气囊膨胀时的顶出量；l₁为所述座椅靠背发泡吸收的变形量；V_p为气泵充气流速；V_r为自然放气流速；V_r′为气泵放气流速。

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