CN112874394A - 一种基于imu的推杆式车辆座椅倾角补偿平台 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种基于IMU的推杆式车辆座椅倾角补偿平台,其包括:上支撑板,上支撑板固定在车辆座椅的底部,上支撑板的四周边角处设有上连接吊耳;且上支撑板的形状与车辆座椅的底部形状相适配;下支撑板,下支撑板固定在车辆的底板上,下支撑板的四周边角处设有下连接吊耳,下连接吊耳与上连接吊耳的位置相对应;多个驱动单元,每个驱动单元连接在相对应的下连接吊耳和上连接吊耳之间,控制单元,控制单元与驱动单元相连接。本发明不仅能降低车辆座椅的晃动,而且还能补偿车辆座椅的倾角,以降低车辆水平方向存在大小不为零的加速度时驾乘人员感受到的抛离感,使驾乘人员身体在各种情况下更加贴合车辆座椅,进而提高驾乘的舒适度和安全性。
Description
技术领域
本发明涉及汽车车辆座椅技术领域,尤其涉及一种基于IMU的推杆式车辆座椅倾角补偿平台。
背景技术
现有技术中,车辆一般配置座椅电动调节,座椅电动调节指以电动机为动力,通过传动装置和执行机构来调节座椅各种位置及角度的技术功能。按照座椅电机的数目和调节方式数目的不同,电动座椅一般有四向、六向、八向和多向调节等。座椅调整的位置、角度等自由度越多,驾驶员就能更好地找到适合自己的驾驶姿态,减轻驾驶疲劳,降低驾驶误操作概率。
但是,车辆座椅电动调节功能目前仅允许人为操作按键、旋钮、触屏等方式对车辆座椅于车身的相对位置、角度等进行调节,属于被动调节。人为调节完毕后,座椅相对于车身(底盘)的位置及角度得到固定,在非调节状态或未受外力影响的条件下相对位置不发生改变。因此,车辆运动过程中,车身因实时变化的路况产生的侧倾、俯仰等姿态会同步传递至座椅上,座椅各表面相对于水平面的角度频繁而无规则的发生改变,可能引起驾驶员及乘客的身体无法时刻贴合座椅,造成不适。
发明内容
基于此,有必要针对上述技术问题,提供一种主动补偿车辆在运动过程中车身姿态的改变对驾乘人员造成的不良影响,提高驾乘舒适度及安全性的基于IMU的推杆式车辆座椅倾角补偿平台。
一种基于IMU的推杆式车辆座椅倾角补偿平台,其包括:
上支撑板,所述上支撑板固定在车辆座椅的底部,所述上支撑板的四周边角处设有上连接吊耳;且所述上支撑板的形状与所述车辆座椅的底部形状相适配;
下支撑板,所述下支撑板固定在车辆的底板上,所述下支撑板的四周边角处设有下连接吊耳,所述下连接吊耳与所述上连接吊耳的位置相对应;
多个驱动单元,每个驱动单元连接在相对应的所述下连接吊耳和所述上连接吊耳之间,且每个所述驱动单元能够单独驱动相对应的所述下连接吊耳和所述上连接吊耳相互靠近或分离,以使所述上支撑板相对于所述下支撑板在一定角度范围内实现任意自由度的相对倾斜;
控制单元,所述控制单元与所述驱动单元相连接,所述控制单元能够根据车辆的姿态变化控制所述驱动单元动作。
在其中一个实施例中,所述驱动单元包括驱动模块和推杆,所述驱动模块能够驱动所述推杆伸出或缩回,所述推杆的两端设有球头,所述球头与所述上连接吊耳和下连接吊耳相连接。
在其中一个实施例中,所述球头与所述上连接吊耳之间,所述球头与所述下连接吊耳之间均设有衬套。
在其中一个实施例中,所述控制单元包括相互连接的IMU惯性测量单元和ECU行车电脑,所述ECU行车电脑还与所述驱动模块的输入端相连接。
在其中一个实施例中,还包括限位支撑单元,所述限位支撑单元设置在所述上支撑板和所述下支撑板的中部,所述限位支撑单元能够对所述上支撑板进行限位支撑。
在其中一个实施例中,所述限位支撑单元包括上联轴器、下联轴器和支撑轴,所述支撑轴的上端经所述上联轴器与所述上支撑板相连接,所述支撑轴的下端经所述下联轴器与所述下支撑板相连接,所述支撑轴的中部设有十字轴式万向节。
在其中一个实施例中,所述上联轴器和所述下联轴器均具有连接法兰,所述连接法兰与所述上支撑板或下支撑板相连接。
在其中一个实施例中,所述车辆座椅的内部设置有重力传感器。
上述基于IMU的推杆式车辆座椅倾角补偿平台,在使用时,当车辆在运动过程中产生倾斜晃动时,控制单元能够根据车辆的姿态变化控制驱动单元动作,驱动单元驱动相对应的下连接吊耳和上连接吊耳相互靠近或分离,以使上支撑板相对于下支撑板实现相应的主动倾斜,从而使得车辆座椅不再与车身随动,其不仅能降低车辆座椅的晃动,而且还能补偿车辆座椅的倾角,以降低车辆水平方向存在大小不为零的加速度时驾乘人员感受到的抛离感,使驾乘人员身体在各种情况下更加贴合车辆座椅,进而提高驾乘的舒适度和安全性。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案,下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍,显而易见地,下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例,对于本领域普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动的前提下,还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明的基于IMU的推杆式车辆座椅倾角补偿平台的结构示意图;
图2是本发明的基于IMU的推杆式车辆座椅倾角补偿平台的主视图;
图3是本发明的基于IMU的推杆式车辆座椅倾角补偿平台的左视图。
具体实施方式
为了便于理解本发明,下面将参照相关附图对本发明进行更全面的描述。附图中给出了本发明的较佳的实施例。但是,本发明可以以许多不同的形式来实现,并不限于本文所描述的实施例。相反地,提供这些实施例的目的是使对本发明的公开内容的理解更加透彻全面。
需要说明的是,当元件被称为“固定于”另一个元件,它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件,它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的,并不表示是唯一的实施方式。
除非另有定义,本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的,不是旨在于限制本发明。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。
参阅图1-3所示,本发明一实施例提供一种基于IMU的推杆式车辆座椅倾角补偿平台,其包括上支撑板1、下支撑板2、多个驱动单元3、控制单元4和限位支撑单元5。
所述上支撑板1固定在车辆座椅6的底部,所述上支撑板1的四周边角处设有上连接吊耳11;且所述上支撑板1的形状与所述车辆座椅6的底部形状相适配,如此,能保证所述上支撑板1与所述车辆座椅6具有最大的接触面积,从而提高车辆座椅6倾斜时的稳定性和安全性。
所述下支撑板2固定在车辆的底板上,所述下支撑板2的四周边角处设有下连接吊耳21,所述下连接吊耳21与所述上连接吊耳11的位置相对应;所述下支撑板2用于保证与车辆的底板(车身)紧密相连无相对运动。
每个驱动单元3连接在相对应的所述下连接吊耳21和所述上连接吊耳11之间,且每个所述驱动单元3能够单独驱动相对应的所述下连接吊耳21和所述上连接吊耳11相互靠近或分离,以使所述上支撑板1相对于所述下支撑板2在一定角度范围内实现任意自由度的相对倾斜;
所述控制单元4与所述驱动单元3相连接,所述控制单元4能够根据车辆的姿态变化控制所述驱动单元3动作。
上述基于IMU的推杆式车辆座椅倾角补偿平台,在使用时,当车辆在运动过程中产生倾斜晃动时,控制单元4能够根据车辆的姿态变化控制驱动单元3动作,驱动单元3驱动相对应的下连接吊耳21和上连接吊耳11相互靠近或分离,以使上支撑板1相对于下支撑板2实现相应的主动倾斜,从而使得车辆座椅6不再与车身随动,其不仅能降低车辆座椅6的晃动,而且还能补偿车辆座椅6的倾角,以降低车辆水平方向存在大小不为零的加速度时驾乘人员感受到的抛离感,使驾乘人员身体在各种情况下更加贴合车辆座椅,进而提高驾乘的舒适度和安全性。
在本发明一实施例中,所述驱动单元3包括驱动模块31和推杆32,所述驱动模块31能够驱动所述推杆32伸出或缩回,所述推杆32的两端设有球头33,所述球头33与所述上连接吊耳11和下连接吊耳21相连接。可选地,所述推杆32为液压推杆或电动推杆。
进一步地,为了保证球头33可以灵活运动,所述球头33与所述上连接吊耳11之间,所述球头33与所述下连接吊耳21之间均设有衬套7。
在本发明一实施例中,所述控制单元4包括相互连接的IMU惯性测量单元和ECU行车电脑,所述ECU行车电脑还与所述驱动模块31的输入端相连接。本实施例中,IMU即惯性测量单元由三个单轴的加速度计和三个单轴的陀螺仪组成,加速度计检测物体在载体坐标系统独立三轴的加速度信号,而陀螺仪检测载体相对于导航坐标系的角速度信号,系统内部对这些信号进行处理之后,便可解算出物体的姿态,输出数据。当IMU惯性测量单元装备于车辆车身时,即可实现即时获取车辆的姿态信息,包括但不限于车身前后俯仰或下沉的角度、车身相对于水平面所形成的倾角,车辆的加速度等。IMU惯性测量单元将这些数据传递至ECU行车电脑,ECU行车电脑继而结合车辆所搭载的其他传感器数据,根据既定程序做出判断。
在本发明一实施例中,所述基于IMU的推杆式车辆座椅倾角补偿平台还包括限位支撑单元5,所述限位支撑单元5设置在所述上支撑板1和所述下支撑板2的中部,所述限位支撑单元5能够对所述上支撑板1进行限位支撑。
具体地,所述限位支撑单元5包括上联轴器51、下联轴器52和支撑轴53,所述支撑轴53的上端经所述上联轴器51与所述上支撑板1相连接,所述支撑轴53的下端经所述下联轴器52与所述下支撑板2相连接,所述支撑轴53的中部设有十字轴式万向节54。当所述上支撑板1相对于所述下支撑板2进行倾斜时,支撑轴53和十字轴式万向节54能起到支撑和限位的作用,从而提高了使用的安全性。
可选地,为了提高所述上联轴器51和所述下联轴器52与所述上支撑板1和所述下支撑板2的接触面积,提高结构强度,所述上联轴器51和所述下联轴器52均具有连接法兰55,所述连接法兰55与所述上支撑板1或下支撑板2相连接。
可选地,所述车辆座椅6的内部设置有重力传感器。
本发明的工作原理如下:
1)、在车辆行驶过程中,若IMU惯性测量单元检测到车辆处于静止或匀速直线运动状态,即水平方向加速度大小为0时,ECU行车电脑仅会控制基于IMU的推杆式车辆座椅倾角补偿平台修正因车身倾斜而产生的车辆座椅6的倾角,进而实现车辆座椅6始终保持水平,与地面的相对位置和角度与初始状态相一致。直观效果为:车辆因路面条件颠簸等情况产生倾斜,车辆座椅6不会同步倾斜,而是始终保持水平的稳定状态,提高了车辆座椅6的稳定性和对驾乘人员的包覆性,避免了驾乘人员因不规律倾斜晃动等不定因素产生不适甚至引发安全隐患。
2)、在车辆行驶过程中,若IMU惯性测量单元检测到车辆处于转向、加减速等运动状态,即水平方向加速度大小不为0时,ECU行车电脑会迅速判断决策,主动修正因车身倾斜而产生的车辆座椅6的倾角后,进行“过度补偿”,使车辆座椅6主动倾斜至可以利用支持力分力抵抗全部或部分带来“抛离”趋势的离心力、惯性力等影响驾乘体验及安全性的不良外力的合理角度。具体达到的角度数值依据车辆既有传感器获得的加速度、载重值、车速、转弯半径等数据由ECU行车电脑预置的程式进行计算并下达目标指令。
需要说明的是,本发明的基于IMU的推杆式车辆座椅倾角补偿平台具有锁止功能,所述锁止功能可自动控制或人为操作以实现启停。自动控制条件下,ECU行车电脑通过读取各车辆座椅6内部预置的重力传感器数值判断对应车辆座椅6是否载人,若载人,即开启对应车辆座椅6的倾角补偿功能;若空载,即停止推杆动作,自动锁止对应车辆座椅6(保持初始状态),达到避免能源浪费的目的。人为介入的条件下,驾乘人员可自行选择开启或关闭各车辆座椅6的倾角补偿功能,开启则平台正常做动,关闭则锁止平台,车辆座椅6维持初始状态的姿态。
需要说明的是,当四支推杆32动作行程数据一致时,车辆地板与上支撑板1、下支撑板2三者相互平行,车辆座椅6的位置与角度与未安装本发明前相一致,此状态为整体机构的初始状态。当基于IMU的推杆式车辆座椅倾角补偿平台根据数据信号需要倾斜时,单支或多支推杆32有规律地进行压缩或拉伸,进而控制上支撑板1达到ECU行车电脑计算所需的预定倾角,实现平台主动倾斜的功能。信号断开或无信号时,推杆行程恢复初始值。
可选地,本发明还可依据不同人群需要调节工作模式、工作效率。工作模式指平台进行倾角补偿时的补偿程度,调节数值越高则补偿角度越大,反之越小。工作效率指平台进行倾角补偿的反应速度,调节数值越高则推杆做动速度越快,反之越慢。
以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合,为使描述简洁,未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述,然而,只要这些技术特征的组合不存在矛盾,都应当认为是本说明书记载的范围。
以上所述实施例仅表达了本申请的几种实施方式,但并不能因此而理解为对本申请专利范围的限制。应当指出的是,对于本领域的普通技术人员来说,在不脱离本申请构思的前提下,还可以做出若干变形和改进,这些都属于本申请的保护范围。因此,本申请专利的保护范围应以所附权利要求为准。
Claims (8)
1.一种基于IMU的推杆式车辆座椅倾角补偿平台,其特征在于,包括:
上支撑板,所述上支撑板固定在车辆座椅的底部,所述上支撑板的四周边角处设有上连接吊耳;且所述上支撑板的形状与所述车辆座椅的底部形状相适配;
下支撑板,所述下支撑板固定在车辆的底板上,所述下支撑板的四周边角处设有下连接吊耳,所述下连接吊耳与所述上连接吊耳的位置相对应;
多个驱动单元,每个驱动单元连接在相对应的所述下连接吊耳和所述上连接吊耳之间,且每个所述驱动单元能够单独驱动相对应的所述下连接吊耳和所述上连接吊耳相互靠近或分离,以使所述上支撑板相对于所述下支撑板在一定角度范围内实现任意自由度的相对倾斜;
控制单元,所述控制单元与所述驱动单元相连接,所述控制单元能够根据车辆的姿态变化控制所述驱动单元动作。
2.如权利要求1所述的基于IMU的推杆式车辆座椅倾角补偿平台,其特征在于,所述驱动单元包括驱动模块和推杆,所述驱动模块能够驱动所述推杆伸出或缩回,所述推杆的两端设有球头,所述球头与所述上连接吊耳和下连接吊耳相连接。
3.如权利要求1或2所述的基于IMU的推杆式车辆座椅倾角补偿平台,其特征在于,所述球头与所述上连接吊耳之间,所述球头与所述下连接吊耳之间均设有衬套。
4.如权利要求3所述的基于IMU的推杆式车辆座椅倾角补偿平台,其特征在于,所述控制单元包括相互连接的IMU惯性测量单元和ECU行车电脑,所述ECU行车电脑还与所述驱动模块的输入端相连接。
5.如权利要求1所述的基于IMU的推杆式车辆座椅倾角补偿平台,其特征在于,还包括限位支撑单元,所述限位支撑单元设置在所述上支撑板和所述下支撑板的中部,所述限位支撑单元能够对所述上支撑板进行限位支撑。
6.如权利要求5所述的基于IMU的推杆式车辆座椅倾角补偿平台,其特征在于,所述限位支撑单元包括上联轴器、下联轴器和支撑轴,所述支撑轴的上端经所述上联轴器与所述上支撑板相连接,所述支撑轴的下端经所述下联轴器与所述下支撑板相连接,所述支撑轴的中部设有十字轴式万向节。
7.如权利要求6所述的基于IMU的推杆式车辆座椅倾角补偿平台,其特征在于,所述上联轴器和所述下联轴器均具有连接法兰,所述连接法兰与所述上支撑板或下支撑板相连接。
8.如权利要求1所述的基于IMU的推杆式车辆座椅倾角补偿平台,其特征在于,所述车辆座椅的内部设置有重力传感器。
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
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PB01 | Publication | ||
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SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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RJ01 | Rejection of invention patent application after publication | ||
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Application publication date: 20210601 |