CN112603105A - 一种适应人体坐姿的座椅气囊路调节系统及调节方法 - Google Patents

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张煜辉
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Abstract

本发明公开了一种适应人体坐姿的座椅气囊调节系统及方法。该座椅气囊连接管路包括气囊、控制室、控制阀芯、控制弹簧、阀座、连接杆、换向室、换向阀芯、出气管、进气管、单向阀。本发明实施例提供的适应人体坐姿的座椅气囊连接管路及其自调节方法，能够根据气囊之间产生压差的变化自动调节气囊内的气体量以保持恒定的压差值，为一种新颖的适应使用者坐姿的座椅提供一种自调节方法。

Description

一种适应人体坐姿的座椅气囊路调节系统及调节方法
技术领域
本发明设计一种新颖座椅气囊连接管路，具体涉及一种适应人体坐姿的座椅气囊调节系统及调节方法。
背景技术
不良坐姿导致的身体损伤近年来越来越普遍，并逐渐影响我们的生活质量，为了使座椅更加符合使用者保持良好坐姿的需求，研究人员对座椅结构和控制方法进行研究和创新，目前相关的设计主要从以下方面展开：座椅结构方面，在靠背或座面上设置有气囊，用于支撑人体的背部(腰部)、腿部和臀部区域，缓解长时间坐姿导致的疲劳，为了更好地起到支撑作用，可以控制气泵对气囊的充气量；控制方法方面，为了实现自适应的调节功能，采用压力传感器检测使用者的坐姿状态下人体的压力分布情况，并反馈给控制器，通过一定算法控制座椅以适应使用者的坐姿。
对以往的专利和研究成果分析，现有的专利和设计中存在以下问题：发明者对于座椅的设计趋于复杂化，常采用复杂的结构或控制算法来实现座椅对人体坐姿的保护，以往通过一定算法控制气泵对气囊的充其量，该方法依赖于传感器和控制器的使用，在这种情况下，设计成本高且实现难度大。
针对以上设计问题，有必要研究发明一种适应人体坐姿的座椅气囊连接管路及其自调节方法，它可以根据气囊之间产生压差的变化自动调节气囊内的气体量以保持恒定的压差值。
发明内容
本发明专利的目的是提供一种适应人体坐姿的座椅气囊调节系统及调节方法，座椅气囊连接管路可以根据气囊之间产生压差的变化自动调节气囊内的气体量以保持恒定的压差值，为一种新颖的适应使用者坐姿的座椅提供一种自调节系统及方法。
为了实现上述目的，本发明采用的技术方案为：
一种适应人体坐姿的座椅气囊调节系统，包括分别安置在靠背及坐面上的气囊A、气囊B和控制室；所述气囊A通过出气管A1连接到控制室的上腔室，所述气囊B通过出气管B1连接到控制室的下腔室，所述控制室的上下腔室由控制阀芯相隔，所述控制阀芯下端设置有连接杆，所述连接杆上套有控制弹簧，所述控制弹簧设置在固定的阀座上，所述气囊A通过出气管A2连接换向室，并通过进气管B连接所述气囊B，所述进气管B上设置有单向阀B，所述气囊B通过出气管B2连接换向室，并通过进气管A连接所述气囊A，所述进气管A上设置有单向阀A，所述换向室中设置有换向阀芯，所述换向阀芯通过所述连接杆与控制阀芯相连接。
优选地，所述气囊A和所述气囊B被运用于适应人体坐姿的座椅上，为了满足人体处于良好坐姿状态时产生的压力分布情况，气囊之间满足一定的气压差设定值ΔP，在所述控制室中，该气压差产生的力与所述控制弹簧产生的力相平衡，所述控制阀芯处于静止状态。
优选地，当使用者接触座椅或改变坐姿时，外界压力导致所述气囊A和所述气囊B内部气压产生变化，所述气囊A中气体通过出气管A1流通到所述控制室的上腔室，所述气囊B中气体通过出气管B1流通到所述控制室的下腔室，此时所述控制室的上下腔室产生气压差ΔPAB。
优选地，当ΔPAB＝ΔP时，所述控制阀芯处于静止状态，通过所述连接杆连接的所述换向阀芯也处于静止状态，所述换向室内部处于状态1，所述换向阀芯处于腔室的中间位置，所述换向阀芯截止第一进气口和第一出气口之间的气体流通，以及截止第二进气口和第二出气口之间的气体流通。
优选地，当ΔPAB>ΔP时，所述控制阀芯向下移动，通过所述连接杆带动所述换向阀芯向下移动，所述换向室内部处于状态2，所述换向阀芯向下移动到腔室的下端位置，所述换向阀芯导通第一进气口和第一出气口之间的连接，使气囊A中的气体向气囊B中流通，同时截止进气口2和第二出气口之间的气体流通。
优选地，当ΔPAB<ΔP时，所述控制阀芯向上移动，通过所述连接杆带动所述换向阀芯向上移动，所述换向室内部处于状态3，所述换向阀芯向上移动到腔室的上端位置，所述换向阀芯导通第二进气口和第二出气口之间的连接，使气囊B中的气体向气囊A中流通，同时截止第一进气口和第一出气口之间的气体流通。
优选地，所述出气管A2与所述第一进气口相连接，所述第一出气口与所述进气口B相连接，气囊A中的气体通过该管路流通时，所述进气管B上设置有单向阀B，防止气囊B中的气体流通到气囊A中。
优选地，所述出气管B2与所述第二进气口相连接，所述第二出气口与所述进气口A相连接，气囊B中的气体通过该管路流通时，所述进气管A上设置有单向阀A，防止气囊A中的气体流通到气囊B中。
一种适应人体坐姿的座椅气囊连接管路的自调节方法：
S1、使用者接触座椅或使用者改变坐姿；
S2、气囊内部气压发生变化；
S3、判断所述气囊A和所述气囊B在所述控制室上下腔产生的压力差ΔPAB是否等于气压差设定值ΔP：
如果ΔPAB等于ΔP，则
S4、换向室内部处于状态1，气体不产生相对流通，所述气囊A和所述气囊B内部的气体量不产生变化，使用者此时的坐姿符合良好坐姿状态下的压力分布情况；
如果ΔPAB不等于ΔP，则
S5、判断ΔPAB是否大于ΔP：
如果ΔPAB大于ΔP，则
S6、换向室内部处于状态2，气体通过上述连接管路从所述气囊A中流通到所述气囊B中，使ΔPAB逐渐减小；
如果ΔPAB小于ΔP，则
S7、换向室内部处于状态3，气体通过上述连接管路从所述气囊B中流通到所述气囊A中，使ΔPAB逐渐增大；
S8、使用者随气囊内部气体量的变化主动调整坐姿；
返回步骤S2。
本发明与现有技术相比，具备显而易见的突出实质性特点和显著的技术进步：
1.本发明提供了一种适应人体坐姿的座椅气囊及其自调节方法，座椅气囊的作用是支撑人体处于坐姿状态下肌肉的承受力，气囊之间保持有恒定的压差值，该恒定值由人体处于良好坐姿状态下的压力分布值转换得到，气囊之间的压差通过控制管路控制保持恒定，控制管路中设置有控制阀，控制阀的开合状态由气囊之间产生的压差变化自动调节；
2.本发明装置结构简单，制造成本低。
附图说明
附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。
在附图中：
图1为本发明座椅气囊调节系统的结构示意图；
图2为本发明座椅气囊调节系统中换向室的三种状态示意图；
图3为本发明座椅气囊调节方法的流程图。
图中：1、气囊A；2、气囊B；3、控制室；4、控制阀芯；5、控制弹簧；6、阀座；7、连接杆；8、换向室；9、换向阀芯；10、出气管A1；11、出气管A2；12、进气管A；13、单向阀A；14、出气管B1；15、出气管B2；16、进气管B；17、单向阀B。
具体实施方式
实施例一：
参见图1和图2，一种适应人体坐姿的座椅气囊调节系统，包括分别安置在靠背及坐面上的气囊A(1)、气囊B(2)和控制室3，所述气囊A(1)通过一条出气管A1(10)连接到控制室3的上腔室，所述气囊B(2)通过一条出气管B1(14)连接到控制室3的下腔室，所述控制室3的上下腔室由一条控制阀芯4相隔，所述控制阀芯4下端设置有一根连接杆7，所述连接杆7上套有一个控制弹簧5，所述控制弹簧5设置在一个固定的阀座6上，所述气囊A(1)通过一条出气管A2(11)连接一个换向室8，并通过一条进气管B(16)连接所述气囊B(2)，所述进气管B(16)上设置有一个单向阀B(17)，所述气囊B(2)通过一条出气管B2(15)连接换向室8，并通过一条进气管A(12)连接所述气囊A(1)，所述进气管A(12)上设置有一个单向阀A(13)，所述换向室8中设置有一个换向阀芯9，所述换向阀芯9通过所述连接杆7与控制阀芯4相连接。
本实施例适应人体坐姿的座椅气囊调节系统，能根据气囊之间产生压差的变化自动调节气囊内的气体量以保持恒定的压差值。
实施例二：
本实施例与实施例一基本相同，特别之处如下：
所述气囊A(1)和所述气囊B(2)被运用于适应人体坐姿的座椅上，为了满足人体处于良好坐姿状态时产生的压力分布情况，两个气囊1、2之间满足一定的气压差设定值ΔP，在所述控制室3中，该气压差产生的力与所述控制弹簧5产生的力相平衡，所述控制阀芯4处于静止状态。
当使用者接触座椅或改变坐姿时，外界压力导致所述气囊A(1)和所述气囊B(2)内部气压产生变化，所述气囊A(1)中气体通过出气管A1(10)流通到所述控制室3的上腔室，所述气囊B(2)中气体通过出气管B1(14)流通到所述控制室3的下腔室，此时所述控制室3的上下腔室产生气压差ΔPAB。
当ΔPAB＝ΔP时，所述控制阀芯4处于静止状态，通过所述连接杆7连接的所述换向阀芯9也处于静止状态，所述换向室8内部处于状态1，所述换向阀芯4处于腔室的中间位置，所述换向阀芯4截止第一进气口和第一出气口之间的气体流通，以及截止第二进气口和第二出气口之间的气体流通。
当ΔPAB>ΔP时，所述控制阀芯4向下移动，通过所述连接杆7带动所述换向阀芯向下移动，所述换向室8内部处于状态2，所述换向阀芯4向下移动到腔室的下端位置，所述换向阀芯4导通第一进气口和第一出气口之间的连接，使气囊A(1)中的气体向气囊B(2)中流通，同时截止第二进气口和第二出气口之间的气体流通。
当ΔPAB<ΔP时，所述控制阀芯4向上移动，通过所述连接杆7带动所述换向阀芯4向上移动，所述换向室8内部处于状态3，所述换向阀芯4向上移动到腔室的上端位置，所述换向阀芯4导通第二进气口和第二出气口之间的连接，使气囊B(2)中的气体向气囊A(1)中流通，同时截止第一进气口和第一出气口之间的气体流通。
所述出气管A2(12)与所述第一进气口相连接，所述第一出气口与所述进气口B相连接，气囊A(1)中的气体通过该管路流通时，所述进气管B上设置有单向阀B(17)，防止气囊B(2)中的气体流通到气囊A(1)中。
所述出气管B2与所述第二进气口相连接，所述第二出气口与所述进气口A相连接，气囊B(2)中的气体通过该管路流通时，所述进气管A(1)上设置有单向阀A(13)，防止气囊A(1)中的气体流通到气囊B(2)中。
本实施例适应人体坐姿的座椅气囊调节系统，座椅气囊的作用是支撑人体处于坐姿状态下肌肉的承受力，气囊之间保持有恒定的压差值，该恒定值由人体处于良好坐姿状态下的压力分布值转换得到，气囊之间的压差通过控制管路控制保持恒定，控制管路中设置有控制阀，控制阀的开合状态由气囊之间产生的压差变化自动调节。
实施例三：
参照图1和图2，本适应人体坐姿的座椅气囊连接管路，包括气囊A、气囊B、控制室、控制阀芯、控制弹簧、阀座、连接杆、换向室、换向阀芯、出气管A1、出气管A2、进气管A、单向阀A、出气管B1、出气管B2、进气管B、单向阀B。所述气囊A通过出气管A1连接到控制室的上腔室，所述气囊B通过出气管B1连接到控制室的下腔室，所述控制室的上下腔室由控制阀芯相隔，所述控制阀芯下端设置有连接杆，所述连接杆上套有控制弹簧，所述控制弹簧设置在固定的阀座上，所述气囊A通过出气管A2连接换向室，并通过进气管B连接所述气囊B，所述进气管B上设置有单向阀B，所述气囊B通过出气管B2连接换向室，并通过进气管A连接所述气囊A，所述进气管A上设置有单向阀A，所述换向室中设置有换向阀芯，所述换向阀芯通过所述连接杆与控制阀芯相连接。
本实施例中，所述气囊A和所述气囊B被运用于适应人体坐姿的座椅上，为了满足人体处于良好坐姿状态时产生的压力分布情况，气囊之间满足一定的气压差设定值ΔP，在所述控制室中，该气压差产生的力与所述控制弹簧产生的力相平衡，所述控制阀芯处于静止状态。
本实施例中，当使用者接触座椅或改变坐姿时，外界压力导致所述气囊A和所述气囊B内部气压产生变化，所述气囊A中气体通过出气管A1流通到所述控制室的上腔室，所述气囊B中气体通过出气管B1流通到所述控制室的下腔室，此时所述控制室的上下腔室产生气压差ΔPAB。
本实施例中，当ΔPAB＝ΔP时，所述控制阀芯处于静止状态，通过所述连接杆连接的所述换向阀芯也处于静止状态，所述换向室内部处于状态1，所述换向阀芯处于腔室的中间位置，所述换向阀芯截止第一进气口和第一出气口之间的气体流通，以及截止第二进气口和第二出气口之间的气体流通。
本实施例中，当ΔPAB>ΔP时，所述控制阀芯向下移动，通过所述连接杆带动所述换向阀芯向下移动，所述换向室内部处于状态2，所述换向阀芯向下移动到腔室的下端位置，所述换向阀芯导通第一进气口和第一出气口之间的连接，使气囊A中的气体向气囊B中流通，同时截止第二进气口和第二出气口之间的气体流通。
本实施例中，当ΔPAB<ΔP时，所述控制阀芯向上移动，通过所述连接杆带动所述换向阀芯向上移动，所述换向室内部处于状态3，所述换向阀芯向上移动到腔室的上端位置，所述换向阀芯导通第二进气口和第二出气口之间的连接，使气囊B中的气体向气囊A中流通，同时截止第一进气口和第一出气口之间的气体流通。
本实施例中，所述出气管A2与所述第一进气口相连接，所述第一出气口与所述进气口B相连接，气囊A中的气体通过该管路流通时，所述进气管B上设置有单向阀B，防止气囊B中的气体流通到气囊A中。
本实施例中，所述出气管B2与所述第二进气口相连接，所述第二出气口与所述进气口A相连接，气囊B中的气体通过该管路流通时，所述进气管A上设置有单向阀A，防止气囊A中的气体流通到气囊B中。
本实施例还提供了一种适应人体坐姿的座椅气囊连接管路的自调节方法，所述方法步骤包括：
S1、使用者接触座椅或使用者改变坐姿；
S2、气囊内部气压发生变化；
S3、判断所述气囊A和所述气囊B在所述控制室上下腔产生的压力差ΔPAB是否等于气压差设定值ΔP：
如果ΔPAB等于ΔP，则
S4、换向室内部处于状态1，气体不产生相对流通，所述气囊A和所述气囊B内部的气体量不产生变化，使用者此时的坐姿符合良好坐姿状态下的压力分布情况；
如果ΔPAB不等于ΔP，则
S5、判断ΔPAB是否大于ΔP：
如果ΔPAB大于ΔP，则
S6、换向室内部处于状态2，气体通过上述连接管路从所述气囊A中流通到所述气囊B中，使ΔPAB逐渐减小；
如果ΔPAB小于ΔP，则
S7、换向室内部处于状态3，气体通过上述连接管路从所述气囊B中流通到所述气囊A中，使ΔPAB逐渐增大；
S8、使用者随气囊内部气体量的变化主动调整坐姿；
返回步骤S2。
上述实施例适应人体坐姿的座椅气囊调节系统及方法。该座椅气囊连接管路包括气囊、控制室、控制阀芯、控制弹簧、阀座、连接杆、换向室、换向阀芯、出气管、进气管、单向阀。本发明实施例提供的适应人体坐姿的座椅气囊连接管路及其自调节方法，能够根据气囊之间产生压差的变化自动调节气囊内的气体量以保持恒定的压差值，为一种新颖的适应使用者坐姿的座椅提供一种自调节方法。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种适应人体坐姿的座椅气囊调节系统，包括分别安置在靠背及坐面上的气囊A(1)、气囊B(2)和控制室(3)，其特征在于:所述气囊A(1)通过一条出气管A1(10)连接到控制室(3)的上腔室，所述气囊B(2)通过一条出气管B1(14)连接到控制室(3)的下腔室，所述控制室(3)的上下腔室由一条控制阀芯(4)相隔，所述控制阀芯(4)下端设置有一根连接杆(7)，所述连接杆(7)上套有一个控制弹簧(5)，所述控制弹簧(5)设置在一个固定的阀座(6)上，所述气囊A(1)通过一条出气管A2(11)连接一个换向室(8)，并通过一条进气管B(16)连接所述气囊B(2)，所述进气管B(16)上设置有一个单向阀B(17)，所述气囊B(2)通过一条出气管B2(15)连接换向室(8)，并通过一条进气管A(12)连接所述气囊A(1)，所述进气管A(12)上设置有一个单向阀A(13)，所述换向室(8)中设置有一个换向阀芯(9)，所述换向阀芯(9)通过所述连接杆(7)与控制阀芯(4)相连接。
2.根据权利要求1所述的一种适应人体坐姿的座椅气囊调节系统，其特征在于：所述气囊A(1)和所述气囊B(2)被运用于适应人体坐姿的座椅上，为了满足人体处于良好坐姿状态时产生的压力分布情况，两个气囊(1、2)之间满足一定的气压差设定值ΔP，在所述控制室(3)中，该气压差产生的力与所述控制弹簧(5)产生的力相平衡，所述控制阀芯(4)处于静止状态。
3.根据权利要求2所述的一种适应人体坐姿的座椅气囊调节系统，其特征在于：当使用者接触座椅或改变坐姿时，外界压力导致所述气囊A(1)和所述气囊B(2)内部气压产生变化，所述气囊A(1)中气体通过出气管A1(10)流通到所述控制室(3)的上腔室，所述气囊B(2)中气体通过出气管B1(14)流通到所述控制室(3)的下腔室，此时所述控制室(3)的上下腔室产生气压差ΔPAB。
4.根据权利要求3所述的一种适应人体坐姿的座椅气囊调节系统，其特征在于：当ΔPAB＝ΔP时，所述控制阀芯(4)处于静止状态，通过所述连接杆(7)连接的所述换向阀芯(9)也处于静止状态，所述换向室(8)内部处于状态1，所述换向阀芯(4)处于腔室的中间位置，所述换向阀芯(4)截止第一进气口和第一出气口之间的气体流通，以及截止第二进气口和第二出气口之间的气体流通。
5.根据权利要求3所述的一种适应人体坐姿的座椅气囊调节系统，其特征在于：当ΔPAB>ΔP时，所述控制阀芯(4)向下移动，通过所述连接杆(7)带动所述换向阀芯向下移动，所述换向室(8)内部处于状态2，所述换向阀芯(4)向下移动到腔室的下端位置，所述换向阀芯(4)导通第一进气口和第一出气口之间的连接，使气囊A(1)中的气体向气囊B(2)中流通，同时截止第二进气口和第二出气口之间的气体流通。
6.根据权利要求3所述的一种适应人体坐姿的座椅气囊调节系统，其特征在于：当ΔPAB<ΔP时，所述控制阀芯(4)向上移动，通过所述连接杆(7)带动所述换向阀芯(4)向上移动，所述换向室(8)内部处于状态3，所述换向阀芯(4)向上移动到腔室的上端位置，所述换向阀芯(4)导通第二进气口和第二出气口之间的连接，使气囊B(2)中的气体向气囊A(1)中流通，同时截止第一进气口和第一出气口之间的气体流通。
7.根据权利要求1所述的一种适应人体坐姿的座椅气囊调节系统，其特征在于：所述出气管A2(12)与所述第一进气口相连接，所述第一出气口与所述进气口B相连接，气囊A(1)中的气体通过该管路流通时，所述进气管B上设置有单向阀B(17)，防止气囊B(2)中的气体流通到气囊A(1)中。
8.根据权利要求1所述的一种适应人体坐姿的座椅气囊调节系统，其特征在于：所述出气管B2与所述第二进气口相连接，所述第二出气口与所述进气口A相连接，气囊B(2)中的气体通过该管路流通时，所述进气管A(1)上设置有单向阀A(13)，防止气囊A(1)中的气体流通到气囊B(2)中。
9.根据权利要求1-8任一所述的一种适应人体坐姿的座椅气囊调节系统的调节方法，其特征在于：包括以下步骤：
S1、使用者接触座椅或使用者改变坐姿；
S2、气囊内部气压发生变化；
S3、判断所述气囊A和所述气囊B在所述控制室上下腔产生的压力差ΔPAB是否等于气压差设定值ΔP：
如果ΔPAB等于ΔP，则
S4、换向室内部处于状态1，气体不产生相对流通，所述气囊A和所述气囊B内部的气体量不产生变化，使用者此时的坐姿符合良好坐姿状态下的压力分布情况；
如果ΔPAB不等于ΔP，则
S5、判断ΔPAB是否大于ΔP：
如果ΔPAB大于ΔP，则
S6、换向室内部处于状态2，气体通过上述连接管路从所述气囊A中流通到所述气囊B中，使ΔPAB逐渐减小；
如果ΔPAB小于ΔP，则
S7、换向室内部处于状态3，气体通过上述连接管路从所述气囊B中流通到所述气囊A中，使ΔPAB逐渐增大；
S8、使用者随气囊内部气体量的变化主动调整坐姿；
返回步骤S2。
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