CN112046366A - 一种用于改变汽车靠背形状的压力传感器结合推杆机构 - Google Patents

Abstract

本发明提出一种用于改变汽车靠背形状的压力传感器结合推杆机构，包括计算机和与计算机相接的压力传感器阵列、推杆机构；压力传感器阵列设于靠背的承压部位处；承压部位包括弹性的软质承压面；推杆机构的推杆设于可升降的移动台处，推杆包括可横向伸缩的支撑端；计算机经压力传感器阵列监测承压部位的承压状态以判断承压部位的压力最集中区域；当需改变汽车靠背形状时，所述计算机控制推杆机构驱动推杆竖向移至压力最集中区域处，驱动推杆支撑端滚轮支撑于该部位处以优化靠背的舒适度；本发明利用压力传感器采集使用者的背部压力值分布信息，并据此通过控制纵向和横向位移的机构，改变靠背形状，使用方便，大大提升了驾驶者的驾驶安全性和舒适性。

Description

一种用于改变汽车靠背形状的压力传感器结合推杆机构

技术领域

本发明涉及汽车座椅技术领域，尤其是一种用于改变汽车靠背形状的压力传感器结合推杆机构。

背景技术

汽车座椅是汽车最为重要的零部件之一，驾驶者直接在座椅上对汽车进行操纵，一款优良的汽车座椅能够给驾驶者提供舒适的驾乘体验和极大提升安全性能，改善驾驶员的背部压力分布。

汽车座椅的腰靠形状影响了座椅分担驾驶者背部压力的能力，在设计的阶段，设计师选择靠背最突出的部分承受乘客背部的主要压力，但是驾驶员在驾驶汽车时，身体压力主要分布于最下方的脊柱和骶骨。又因为每位驾驶者的身体条件各异，这就要求汽车座椅的靠背形状的设计能够适应不同的驾驶人员的生理特点。针对这个问题，在现有技术中使用倾角可调的汽车座椅，但是现有的汽车座椅的靠背形状是固定不变的，仅仅调节靠背倾斜角度并不能满足驾乘人员希望根据自身特点进行调节的需求。目前市场上的汽车座椅主要关注驾驶人员的乘坐安全性，座椅靠背形状不可随意调节，忽略驾乘人员了对腰背处舒适性的需求。

压力传感器是广泛应用于各大行业的一种感受压力信号，并能按照一定的规律将压力信号转换成可输出电信号的器件或装置，通常是由压力敏感元件和信号处理单元组成。按不同的测试压力类型，压力传感器可分为表压传感器、差压传感器和绝压传感器。本机构的压力采集就是利用压力传感的原理设计而成，具体来说，就是在靠背上均匀布置压力传感器，压力传感器吸附在基体材料上的应变电阻随根据与人体接触时机械形变而产生阻值变化，俗称为电阻应变效应。压力传感器将不同的阻值数据传输到电脑，形成压力值分布图或是数据表格，使得使用者能够直观的读取到压力分布情况。因为压力传感器的这一特性，其在汽车行业中的应用尤为广泛。汽车设计中利用压力传感器来读取压力的变化，以此应用于感知车门开闭等场景。但是将传感器分布在靠背上，运用于感知驾乘人员的靠背压力以此来调解座椅靠背形状的产品还未在市场中出现。

基于现有技术存在的缺点，急需研究一种可根据驾乘人员背部压力分布进行靠背形状调节的汽车座椅，来解决上述问题。以使驾驶人员利用数据直观的了解到自己的乘坐特点，以此针对自身特性选择符合自身需求的靠背形状。

发明内容

本发明提出一种用于改变汽车靠背形状的压力传感器结合推杆机构，利用压力传感器采集使用者的背部压力值分布信息，并据此通过控制纵向和横向位移的机构，改变靠背形状，使用方便，大大提升了驾驶者的驾驶安全性和舒适性。

本发明采用以下技术方案。

一种用于改变汽车靠背形状的压力传感器结合推杆机构，用于改变汽车座椅靠背形状使乘坐者舒适感增强，所述机构包括计算机（17）和与计算机相接的压力传感器阵列、推杆机构；所述压力传感器阵列设于汽车靠背的承压部位处；所述承压部位包括弹性的软质承压面；所述推杆机构的推杆设于可升降的移动台处，推杆包括可横向伸缩的支撑端，支撑端端顶处设有滚轮；所述计算机经压力传感器阵列监测承压部位的承压状态以判断承压部位的压力最集中区域；当需改变汽车靠背形状时， 所述计算机控制推杆机构驱动推杆竖向移至汽车靠背的压力最集中区域处，驱动推杆支撑端的滚轮支撑于该部位的承压面处以优化汽车靠背的舒适度。

所述推杆支撑端端顶处的滚轮支撑于靠背压力最集中区域的承压面处时，支撑端压于汽车靠背的靠背合棉（2）处，使靠背该部位的承压面向外凸出。

所述推杆机构包括控制台（15）和移动台（6）；所述控制台处设有驱动移动台升降的第一电机（13）和第二电机（14）；所述第一电机以第一升降杆（11）支撑移动台；第二电机以第二升降杆（12）支撑移动台；所述推杆机构的推杆包括设于移动台处的第一推杆（3）、第二推杆（4）；所述第一推杆的伸缩动作由设于移动台处的第三电机（9）驱动，第二推杆的伸缩动作由设于移动台的第四电机（10）驱动。

所述压力传感器阵列设于汽车靠背的靠背合棉（2）处，包括多个均匀分布并紧贴于靠背合棉处的压力传感器（16）。

所述推杆机构的竖向升降和推杆支撑端的伸缩动作均由电机驱动；所述用于改变汽车靠背形状的压力传感器结合推杆机构，其使用方法包括以下步骤；

步骤一：使用者以驾驶姿势入座，使汽车座椅靠背承受使用者身体的压力，计算机经压力传感器阵列采集靠背所受压力的压力分布数据，并根据压力分布数据，判定汽车座椅靠背的压力最集中区域；

步骤二：计算机对推杆机构进行控制，驱动推杆机构的推杆竖向移动至压力最集中区域的纵向坐标值区域，并使推杆的支撑端横向移动至与靠背的靠背合棉相接触；

步骤三：计算机控制推杆横向伸缩以改变推杆的支撑端位置，通过改变其横向伸缩动作的不同幅度以改变靠背形状。

所述步骤一的具体方法为，使用者采用驾驶姿势入座，让背部与均匀安装在靠背处的压力传感器充分接触并保持最舒适的驾驶姿势一段时间后，靠背上的压力传感器被触发，采集使用者背部对座椅靠背的压力分布数据，并将数据通过单片机（18）以串口通讯方式传输到计算机，所述计算机对压力分布数据进行分析得到靠背的压力最集中区域的坐标数值。

所述推杆为横向推杆；所述步骤二的具体方法为，计算机得到靠背的压力最集中区域的坐标信息后，计算推杆的支撑端到达目标区域竖向坐标所需要的通电时间，根据计算结果生成控制指令，通过单片机的串口通讯对控制推杆竖向位移的电机进行控制，使推杆的支撑端竖向移动至靠背的压力最集中区域的纵向坐标值区域，推杆的运动速度由其推杆机构的初始运动参数决定。

所述步骤三的具体方法为，当横向推杆经过步骤二到达靠背的压力最集中区域的纵向坐标值区域后，利用横向推杆来对靠背合棉施压，以控制座椅曲线的凸度以改变靠背形状，根据使用者对于腰靠形状的凸度要求不同，使用者可以通过单片机设置靠背形状调节模块中控制横向推杆的电机的通电时间，使得横向推杆带动其支撑部顶部的滚轮移动至横向伸缩位移数值不同的区域，以得到使用者最适宜的座椅靠背形状，使使用者在驾驶过程中的腰背部位得到有效支撑。

所述汽车座椅包括由座椅头枕（1）、靠背合棉（2）、靠背骨架（7）、汽车坐垫（8）组成的座椅本体，所述的靠背骨架上安装有推杆机构的控制台，控制台上设有驱动移动台升降的第一电机（13）和第二电机（14）；所述移动台处设有用于控制汽车座椅靠背形状横向突出度的第一推杆（3）、第二推杆（4）；所述第一推杆（3）、第二推杆（4）的支撑端处设有用于减少与靠背合棉摩擦和提高接触舒适感的滚轮（5）。

所述用于改变汽车靠背形状的压力传感器结合推杆机构还包括压力数值显示模块，当计算机经压力传感器阵列监测承压部位的承压状态时，压力数值显示模块以计算机的屏幕显示承压部位的压力分布信息。

本发明提出的一种用于改变汽车靠背形状的压力传感器结合推杆机构，利用压力传感器采集使用者的背部压力值分布信息，利用控制横向位移及纵向位移的移动机构，依靠设置控制移动机构的电机的通电时间以改变靠背形状曲线的最大凸出位置，使得背部压力最大值部位受到有效支撑，以求得到适用于每一位使用者的靠背形状，使用本发明提出的座椅，可以让不同的驾驶者得到合适自己的靠背形状的汽车座椅，大大提高驾乘的安全性和舒适性，同时，本发明提出的座椅原理简单，使用方便，调节精度高，适用范围广。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式对本发明进一步详细的说明：

附图1是本发明的外部示意图；

附图2是本发明的内部示意图；

附图3是本发明的推杆机构的示意图；

附图4是本发明的推杆机构的俯视向示意图；

图中：1-座椅头枕；2-靠背合棉；3-第一推杆；4-第二推杆；5-滚轮；6-移动台；7-靠背骨架；8-汽车坐垫；9-第三电机；10-第四电机；11-第一升降杆；12-第二升降杆；13-第一电机；14-第二电机；15-控制台；16-压力传感器；17-计算机。

具体实施方式

如图所示，一种用于改变汽车靠背形状的压力传感器结合推杆机构，用于改变汽车座椅靠背形状使乘坐者舒适感增强，所述机构包括计算机17和与计算机相接的压力传感器阵列、推杆机构；所述压力传感器阵列设于汽车靠背的承压部位处；所述承压部位包括弹性的软质承压面；所述推杆机构的推杆设于可升降的移动台处，推杆包括可横向伸缩的支撑端，支撑端端顶处设有滚轮；所述计算机经压力传感器阵列监测承压部位的承压状态以判断承压部位的压力最集中区域；当需改变汽车靠背形状时， 所述计算机控制推杆机构驱动推杆竖向移至汽车靠背的压力最集中区域处，驱动推杆支撑端的滚轮支撑于该部位的承压面处以优化汽车靠背的舒适度。

所述推杆支撑端端顶处的滚轮支撑于靠背压力最集中区域的承压面处时，支撑端压于汽车靠背的靠背合棉2处，使靠背该部位的承压面向外凸出。

所述推杆机构包括控制台15和移动台6；所述控制台处设有驱动移动台升降的第一电机13和第二电机14；所述第一电机以第一升降杆11支撑移动台；第二电机以第二升降杆12支撑移动台；所述推杆机构的推杆包括设于移动台处的第一推杆3、第二推杆4；所述第一推杆的伸缩动作由设于移动台处的第三电机9驱动，第二推杆的伸缩动作由设于移动台的第四电机10驱动。

所述压力传感器阵列设于汽车靠背的靠背合棉2处，包括多个均匀分布并紧贴于靠背合棉处的压力传感器16。

所述推杆机构的竖向升降和推杆支撑端的伸缩动作均由电机驱动；所述用于改变汽车靠背形状的压力传感器结合推杆机构，其使用方法包括以下步骤；

步骤一：使用者以驾驶姿势入座，使汽车座椅靠背承受使用者身体的压力，计算机经压力传感器阵列采集靠背所受压力的压力分布数据，并根据压力分布数据，判定汽车座椅靠背的压力最集中区域；

步骤二：计算机对推杆机构进行控制，驱动推杆机构的推杆竖向移动至压力最集中区域的纵向坐标值区域，并使推杆的支撑端横向移动至与靠背的靠背合棉相接触；

步骤三：计算机控制推杆横向伸缩以改变推杆的支撑端位置，通过改变其横向伸缩动作的不同幅度以改变靠背形状。

所述步骤一的具体方法为，使用者采用驾驶姿势入座，让背部与均匀安装在靠背处的压力传感器充分接触并保持最舒适的驾驶姿势一段时间后，靠背上的压力传感器被触发，采集使用者背部对座椅靠背的压力分布数据，并将数据通过单片机18以串口通讯方式传输到计算机，所述计算机对压力分布数据进行分析得到靠背的压力最集中区域的坐标数值。

所述推杆为横向推杆；所述步骤二的具体方法为，计算机得到靠背的压力最集中区域的坐标信息后，计算推杆的支撑端到达目标区域竖向坐标所需要的通电时间，根据计算结果生成控制指令，通过单片机的串口通讯对控制推杆竖向位移的电机进行控制，使推杆的支撑端竖向移动至靠背的压力最集中区域的纵向坐标值区域，推杆的运动速度由其推杆机构的初始运动参数决定。

所述步骤三的具体方法为，当横向推杆经过步骤二到达靠背的压力最集中区域的纵向坐标值区域后，利用横向推杆来对靠背合棉施压，以控制座椅曲线的凸度以改变靠背形状，根据使用者对于腰靠形状的凸度要求不同，使用者可以通过单片机设置靠背形状调节模块中控制横向推杆的电机的通电时间，使得横向推杆带动其支撑部顶部的滚轮移动至横向伸缩位移数值不同的区域，以得到使用者最适宜的座椅靠背形状，使使用者在驾驶过程中的腰背部位得到有效支撑。

所述汽车座椅包括由座椅头枕1、靠背合棉2、靠背骨架7、汽车坐垫8组成的座椅本体，所述的靠背骨架上安装有推杆机构的控制台，控制台上设有驱动移动台升降的第一电机13和第二电机14；所述移动台处设有用于控制汽车座椅靠背形状横向突出度的第一推杆3、第二推杆4；所述第一推杆3、第二推杆4的支撑端处设有用于减少与靠背合棉摩擦和提高接触舒适感的滚轮5。

所述用于改变汽车靠背形状的压力传感器结合推杆机构还包括压力数值显示模块，当计算机经压力传感器阵列监测承压部位的承压状态时，压力数值显示模块以计算机的屏幕显示承压部位的压力分布信息。

实施例：

本例中，一种用于改变汽车靠背形状的压力传感器结合推杆机构，包括由座椅头枕1、靠背合棉2、靠背骨架7、汽车坐垫8组成的座椅本体，所述的汽车靠背骨架上安装有控制靠背形状横向突出度的推杆3、4及控制电动推杆移动的电机9，10，所述的推杆3、4顶端安装有减少与靠背合棉摩擦和提高接触舒适感的滚轮5，所述的推杆3、4安装于移动台6中，所述的移动台6由控制纵向移动的电动推杆11、12控制，所述的控制纵向位移的推杆11、12调整移动台6的运动以达到改变纵向位移的目的，所述的推杆11、12及控制推杆11、12运动的电机13、14安装在控制台15上，以便于操控移动台6的纵向移动，所述的汽车靠背合棉上设置有压力传感器16，以便检测到的压力数值分布通过单片机模块18传递到控制及显示数值的计算机17上.所述的压力传感器调解汽车靠背形状的汽车座椅设置有压力数值显示模块及靠背形状控制模块。

所述的靠背形状控制模块用于控制各模块的单片机控制器、纵向横向的电机控制器，其主要功能是当传感器将采集到的压力信息通过单片机的串口通讯方式传递至计算机，计算机接收到压力信息后，对压力坐标值进行分析，得到需要达到目标坐标的推杆通电时间。计算机再利用串口通讯将控制通电时间的信息传递给控制推杆运动的单片机，之后通过单片机控制推杆电机的通电时间，使推杆达到目标坐标区域。压力数值显示模块作用在于当计算机接收到使用者的压力分布信息后，将其显示在计算机屏幕上，以便使用者对压力分布有直观的感受。

为了获得使用者的背部压力分布值，所述压力传感器需要紧贴在座椅靠背合棉2上，并且保证在安装压力传感器时满足技术规范，因靠背上相对应位置布置有压力传感器，故分布在靠背上的传感器要确保位置相对固定，保证采集数据的真实性和减少误差，以便于使用者在靠在座椅上时，可以准确读取到压力数值。使用者在座椅上也应尽可能的减少不必要的运动，导致椅面采集到的数据失真。

为了调节适合使用者的靠背形状，使用者在座椅上入座，调整自己的最舒适位置，使得腰背部受力情况最佳时，保持该位置一段时间，确保压力信息采集完成后再离开座椅，此时传感器读取使用者的座椅面压力值，控制台得到座椅面的压力值后，传递至计算机，计算机对压力数据进行分析，得到压力值最大的区域，以此得到需要达到目标区域的坐标的电机通电时间，此时经过串口通讯将推杆至压力最大值区域的坐标所需要通电的时间信息传递给单片机，单片机向电机发出信号，通过改变控制纵向进给的电动推杆11、12的电机13、14的通电时间来改变推杆的纵向移动位移，使控制纵向位移的推杆11、12上方安装的控制台达到压力最大值的纵向坐标值区域，之后使用者通过改变单片机对控制横向位移推杆3、4的电机9、10的通电时间，从而带动推杆3、4上方的滚轮5达到不同的位移，实现适合使用者生理特点的靠背形状。

Claims (10)

1. 一种用于改变汽车靠背形状的压力传感器结合推杆机构，用于改变汽车座椅靠背形状使乘坐者舒适感增强，其特征在于：所述机构包括计算机（17）和与计算机相接的压力传感器阵列、推杆机构；所述压力传感器阵列设于汽车靠背的承压部位处；所述承压部位包括弹性的软质承压面；所述推杆机构的推杆设于可升降的移动台处，推杆包括可横向伸缩的支撑端，支撑端端顶处设有滚轮；所述计算机经压力传感器阵列监测承压部位的承压状态以判断承压部位的压力最集中区域；当需改变汽车靠背形状时， 所述计算机控制推杆机构驱动推杆竖向移至汽车靠背的压力最集中区域处，驱动推杆支撑端的滚轮支撑于该部位的承压面处以优化汽车靠背的舒适度。

2.根据权利要求1所述的一种用于改变汽车靠背形状的压力传感器结合推杆机构，其特征在于：所述推杆支撑端端顶处的滚轮支撑于靠背压力最集中区域的承压面处时，支撑端压于汽车靠背的靠背合棉（2）处，使靠背该部位的承压面向外凸出。

3.根据权利要求1所述的一种用于改变汽车靠背形状的压力传感器结合推杆机构，其特征在于：所述推杆机构包括控制台（15）和移动台（6）；所述控制台处设有驱动移动台升降的第一电机（13）和第二电机（14）；所述第一电机以第一升降杆（11）支撑移动台；第二电机以第二升降杆（12）支撑移动台；所述推杆机构的推杆包括设于移动台处的第一推杆（3）、第二推杆（4）；所述第一推杆的伸缩动作由设于移动台处的第三电机（9）驱动，第二推杆的伸缩动作由设于移动台的第四电机（10）驱动。

4.根据权利要求1所述的一种用于改变汽车靠背形状的压力传感器结合推杆机构，其特征在于：所述压力传感器阵列设于汽车靠背的靠背合棉（2）处，包括多个均匀分布并紧贴于靠背合棉处的压力传感器（16）。

5.根据权利要求4所述的一种用于改变汽车靠背形状的压力传感器结合推杆机构，其特征在于：所述推杆机构的竖向升降和推杆支撑端的伸缩动作均由电机驱动；所述用于改变汽车靠背形状的压力传感器结合推杆机构，其使用方法包括以下步骤；

步骤一：使用者以驾驶姿势入座，使汽车座椅靠背承受使用者身体的压力，计算机经压力传感器阵列采集靠背所受压力的压力分布数据，并根据压力分布数据，判定汽车座椅靠背的压力最集中区域；

步骤二：计算机对推杆机构进行控制，驱动推杆机构的推杆竖向移动至压力最集中区域的纵向坐标值区域，并使推杆的支撑端横向移动至与靠背的靠背合棉相接触；

步骤三：计算机控制推杆横向伸缩以改变推杆的支撑端位置，通过改变其横向伸缩动作的不同幅度以改变靠背形状。

6.根据权利要求5所述的一种用于改变汽车靠背形状的压力传感器结合推杆机构，其特征在于：所述步骤一的具体方法为，使用者采用驾驶姿势入座，让背部与均匀安装在靠背处的压力传感器充分接触并保持最舒适的驾驶姿势一段时间后，靠背上的压力传感器被触发，采集使用者背部对座椅靠背的压力分布数据，并将数据通过单片机（18）以串口通讯方式传输到计算机，所述计算机对压力分布数据进行分析得到靠背的压力最集中区域的坐标数值。

7.根据权利要求5所述的一种用于改变汽车靠背形状的压力传感器结合推杆机构，其特征在于：所述推杆为横向推杆；所述步骤二的具体方法为，计算机得到靠背的压力最集中区域的坐标信息后，计算推杆的支撑端到达目标区域竖向坐标所需要的通电时间，根据计算结果生成控制指令，通过单片机的串口通讯对控制推杆竖向位移的电机进行控制，使推杆的支撑端竖向移动至靠背的压力最集中区域的纵向坐标值区域，推杆的运动速度由其推杆机构的初始运动参数决定。

8.根据权利要求5所述的一种用于改变汽车靠背形状的压力传感器结合推杆机构，其特征在于：所述步骤三的具体方法为，当横向推杆经过步骤二到达靠背的压力最集中区域的纵向坐标值区域后，利用横向推杆来对靠背合棉施压，以控制座椅曲线的凸度以改变靠背形状，根据使用者对于腰靠形状的凸度要求不同，使用者可以通过单片机设置靠背形状调节模块中控制横向推杆的电机的通电时间，使得横向推杆带动其支撑部顶部的滚轮移动至横向伸缩位移数值不同的区域，以得到使用者最适宜的座椅靠背形状，使使用者在驾驶过程中的腰背部位得到有效支撑。

9.根据权利要求3所述的一种用于改变汽车靠背形状的压力传感器结合推杆机构，其特征在于：所述汽车座椅包括由座椅头枕（1）、靠背合棉（2）、靠背骨架（7）、汽车坐垫（8）组成的座椅本体，所述的靠背骨架上安装有推杆机构的控制台，控制台上设有驱动移动台升降的第一电机（13）和第二电机（14）；所述移动台处设有用于控制汽车座椅靠背形状横向突出度的第一推杆（3）、第二推杆（4）；所述第一推杆（3）、第二推杆（4）的支撑端处设有用于减少与靠背合棉摩擦和提高接触舒适感的滚轮（5）。

10.根据权利要求1所述的一种用于改变汽车靠背形状的压力传感器结合推杆机构，其特征在于：所述用于改变汽车靠背形状的压力传感器结合推杆机构还包括压力数值显示模块，当计算机经压力传感器阵列监测承压部位的承压状态时，压力数值显示模块以计算机的屏幕显示承压部位的压力分布信息。

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