CN113561856B - 一种基于汽车座椅总成的舒适安全联动系统 - Google Patents

一种基于汽车座椅总成的舒适安全联动系统 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种基于汽车座椅总成的舒适安全联动系统。它弹性阻尼调节系统，设置于座椅头枕内，用于调整座椅头枕的柔软度；靠背压力后退转动曲线模块，设置于座椅靠背内，用于接收靠背压力；拉丝，一端与弹性阻尼调节系统连接，另一端与靠背压力后退转动曲线模块张紧连接后再与智能步进电机绕线结构连接；智能步进电机绕线结构，设置于座椅靠背与座椅坐垫之间，用于驱动拉丝；座椅安全舒适联动系统控制器，集成在智能步进电机绕线结构内部，用于根据速度、挡位、座椅靠背的电平信号驱动弹性阻尼调节系统和智能步进电机绕线结构动作。本发明对车辆座椅的头枕的柔软度进行综合调节。

Description

一种基于汽车座椅总成的舒适安全联动系统
技术领域
本发明属于汽车座椅技术领域，具体涉及一种基于汽车座椅总成的舒适安全联动系统。
背景技术
汽车座椅头枕的基础作用为防止乘员遭遇追尾时头部受到挥鞭伤，所以头枕要有足够的支撑结构强度，但同时人们对舒适性的要求越来越高，追求头枕与头部的承托距离和头枕软度。
现有的技术方案通过使座椅头枕整体移动，减小头枕与头部之间的间隙，从而提高了座椅头枕的安全性，但是这种技术方案只能调节座椅头枕的安全性，而忽略了头枕的舒适性要求。
如公开号为CN102285324A的专利，公开了一种铰链结构主动式头枕，在受到撞击时，通过人体靠向靠背的力触发机械传动结构，实现头枕的整体前移。但是具有以下缺点：
1、仅能在受到撞击时触发头枕前移，在非撞击状态下无法实现对头枕舒适度的调节；
2、通过头枕整体前移实现人体的头部保护，需要为头枕的运动提供空间，导致头枕的厚度受到限制，影响头枕的舒适度。
又如公开号为CN108372816A的专利，公开了一种汽车座椅靠枕的控制方法、装置及汽车座椅，其中，公开了根据车辆的速度计算车辆的加速度，并根据车辆的加速度对座椅中的气囊进行充气和放气，从而改变汽车座椅的柔软度。但是具有以下缺点：
1、仅根据车辆加速度调节座椅软度，而没有综合车速、座椅靠背受到的压力和座椅靠背的倾角对座椅的柔软度进行综合控制；
2、通过气囊调节座椅柔软度，气囊需要时间充气和放气，调节的响应速度不如机械调节的速度快；
3、柔软度的调节仅涉及座椅刚度的调节，没有调节座椅的阻尼。
综上所述，为了兼顾安全性和舒适性，需提出一种将舒适性和安全性联动的座椅头枕。
发明内容
本发明的目的就是为了解决上述背景技术存在的不足，提供一种基于汽车座椅总成的舒适安全联动系统。
本发明采用的技术方案是：一种基于汽车座椅总成的舒适安全联动系统，包括
弹性阻尼调节系统，设置于座椅头枕内，用于调整座椅头枕的柔软度；
靠背压力后退转动曲线模块，设置于座椅靠背内，用于接收靠背压力；
拉丝，一端与弹性阻尼调节系统连接，另一端与靠背压力后退转动曲线模块张紧连接后再与智能步进电机绕线结构连接；
智能步进电机绕线结构，设置于座椅靠背与座椅坐垫之间，用于驱动拉丝；
座椅安全舒适联动系统控制器，集成在智能步进电机绕线结构内部，用于根据速度、挡 位、座椅靠背的电平信号驱动弹性阻尼调节系统和智能步进电机绕线结构动作。
所述弹性阻尼调节系统包括电控阻尼液压器和弹簧，所述弹性阻尼调节系统的支撑面和运动面分别为后面板和前面板。
所述靠背压力后退转动曲线模块包括受力靠板、传动齿杆和曲线器，所述传动齿杆一端与受力靠板连接，另一端与曲线器连接，所述拉丝盘绕于曲线器上。
所述智能步进电机绕线结构包括绞盘和智能步进电机，所述拉丝另一端与绞盘连接，通过智能步进电机驱动。
所述座椅头枕内填充软性填充物。
还包括
座椅靠背躺倒短路触点，集成在智能步进电机内部，用于接收座椅靠背的电平信号；
轮速传感器，用于采集车辆速度；
电子换挡 控制器，用于采集挡 位信号。
当速度＜V时，驱动智能步进电机绕线结构动作收紧弹簧，电控阻尼液压器同步调整至低阻尼状态，座椅头枕内弹性阻尼调节系统的状态使得头枕柔软度得到充分释放。
当速度≥V时，挡 位为P挡 ，且座椅靠背电平为低电平时，反馈故障；
当速度≥V时，挡 位为P挡 ，且座椅靠背电平为高电平时，反馈故障；
当速度≥V时，挡 位为非P挡 ，且座椅靠背电平为低电平时，反馈故障。
当速度≥V时，挡 位为非P挡 ，且座椅靠背电平为高电平时，驱动智能步进电机绕线结构动作放松弹簧，电控阻尼液压器同步调整至高阻尼状态，座椅头枕内弹性阻尼调节系统的状态使得头枕柔软度降低。
所述V的范围是58-62KM/H。
本发明的有益效果是：
1、通过车速、座椅靠背受到的冲击力和座椅靠背的倾角，对车辆座椅的头枕的柔软度进行综合调节，使头枕能够在车辆受到撞击时保护乘员的同时，在车辆正常运行时提高乘员的舒适性。
2、在受到撞击的状态下，在座椅的靠背受到的冲击力较小的状态下，将车辆座椅的头枕的硬度提高较小的幅度，在座椅的靠背受到的冲击力较大的状态下，将车辆座椅的头枕的硬度提高较大的幅度，兼顾乘员的舒适性和安全性。
3、通过调节座椅头枕的刚度和阻尼实现头枕的柔软度的调节，进一步兼顾乘员的舒适性和安全性。
4、通过拉索和弹簧以及电控阻尼液压器实现座椅头枕柔软度的调节，提高了调节的响应速度。电控阻尼液压器的增加可以抑制弹簧过度的往复振动和跳跃突变(跳跃突变的意思是当拉锁释放或收紧的时候，阻尼器会使其过程不突兀更顺滑)。同时步进电机和电动阻尼的增加也给了汽车厂家增加主动调节功能的硬件基础。
5、在根据座椅靠背的倾角调节头枕的柔软度的同时，根据车速对座椅倾角的最大值进行限制，仅在车辆完全停止且挂上P挡 时，才允许座椅靠背完全放平，提高了车辆的安全性。独特的绕线机械结构本身也可以在不同座椅姿态下对头枕的柔软度和阻尼比的自适应调节，比如靠背放倒时线长会收短释放柔软度，比如靠背直立时体重大的驾驶人背部压力会使绕线器释放线长使头枕变硬保证对大体重乘客的头部承托力。
附图说明
图1为本发明的结构示意图；
图2为本发明系统的输入处理逻辑框图；
图3为本发明数字信号处理逻辑框图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步的详细说明，便于清楚地了解本发明，但它们不对本发明构成限定。
如图1、图2所示，本发明包括弹性阻尼调节系统1，设置于座椅头枕内，用于调整座椅头枕的柔软度；
靠背压力后退转动曲线模块5，设置于座椅靠背内，用于接收靠背压力；
拉丝4，一端与弹性阻尼调节系统1连接，另一端与靠背压力后退转动曲线模块5张紧连接后再与智能步进电机绕线结构6 连接；
智能步进电机绕线结构6，设置于座椅靠背与座椅坐垫之间，用于驱动拉丝4；
座椅安全舒适联动系统控制器，集成在智能步进电机绕线结构6内部，用于根据速度、挡 位、座椅靠背的电平信号驱动弹性阻尼调节系统1(电控阻尼液压器1.1)和智能步进电机绕线结构 6(智能步进电机6.2)动作。
所述弹性阻尼调节系统1包括电控阻尼液压器1.1和弹簧 1.2，所述弹性阻尼调节系统1的支撑面和运动面分别为后面板3.1 和前面板3.2。
所述靠背压力后退转动曲线模块5包括受力靠板5.3、传动齿杆5.2和曲线器5.1，所述传动齿杆5.2一端与受力靠板5.3连接，另一端与曲线器5.1连接，所述拉丝4盘绕于曲线器5.1上。
所述智能步进电机绕线结构6包括绞盘6.1和智能步进电机 6.2，所述拉丝4另一端与绞盘6.1连接，通过智能步进电机6.2 驱动。
所述座椅头枕内填充软性填充物2。
还包括
座椅靠背躺倒短路触点，集成在智能步进电机内部，用于接收座椅靠背的电平信号；
轮速传感器，用于采集车辆速度；
电子换挡 控制器，用于采集挡 位信号。
当速度＜V时，驱动智能步进电机绕线结构动作收紧弹簧，电控阻尼液压器同步调整至低阻尼状态，座椅头枕内弹性阻尼调节系统的状态使得头枕柔软度得到充分释放。
当速度≥V时，挡 位为P挡 ，且座椅靠背电平为低电平时，反馈故障；
当速度≥V时，挡 位为P挡 ，且座椅靠背电平为高电平时，反馈故障；
当速度≥V时，挡 位为非P挡 ，且座椅靠背电平为低电平时，反馈故障。
当速度≥V时，挡 位为非P挡 ，且座椅靠背电平为高电平时，驱动智能步进电机绕线结构动作放松弹簧，电控阻尼液压器同步调整至高阻尼状态，座椅头枕内弹性阻尼调节系统的状态使得头枕柔软度降低。
所述V的范围是58-62KM/H。
如图3所示，本发明本发明工作过程：
1、行驶状态
行驶状态包括以下两种状态：
(1)、低速行驶(＜60KM/H)：
乘员在低速驾驶时，危险系数低，更注重舒适性。此时，智能步进电机6.2转动至收紧20mm线长状态，电机绞盘6.1逆时针收紧20mm拉丝4。由于乘员对座椅靠背的压力，靠背压力后退转动曲线模块5通过运动曲线器5.1释放竖直方向上少量线长，传动齿杆5.2与曲线器5.1属于齿条齿轮啮合，受力靠板5.3受压压紧时，传动齿杆5.2驱动曲线器5.1逆时针转动，前面板3.2向前移动，以确保对大体重乘员或加速工况下头枕仍有基本支撑力。靠背压力后退转动曲线模块5上方的拉丝4此时有约10-15mm的向下收紧量。这部分收紧量使得弹性阻尼调节系统1被压缩，填充物2的柔软度得以充分释放；同时电控阻尼液压器1.1调节至低阻尼状态，提高吸震性能进一步增强了舒适性。
(2)、高速行驶(≥60KM/H)：
乘员高速驾驶时，安全性重要程度升高。此时，智能步进电机6.2转动至放松20mm线长状态，电机绞盘6.1顺时针释放20mm 拉丝4乘员体重及加速度情况对靠背压力后退转动曲线模块5造成影响，进一步释放竖直方向上的少量线长。综合联动下，靠背压力后退转动曲线模块5上方的拉丝4向上释放量约20-25mm。这部分释放量使得弹性阻尼调节系统1中弹簧1.2的弹性得以释放，填充物2的支撑性增强；同时电控阻尼液压器1.1调节至高阻尼状态，抑制震荡保证驾驶操控性能。
2、驻车休息(P挡 且座椅放倒)：
停车休息场景下，乘员把挡 位推至P挡 ，电控阻尼液压器1.1 与智能步进电机6.2可以受到靠背放倒信号输入。当靠背放倒信号触发发送时，智能步进电机6.2转动收紧20mm线长，绞盘6.1逆时针收紧20mm拉丝4，同时由于靠背放倒的相对位置转动，拉丝4 又被绞盘6.1收紧约3mm。故在拉丝4经过靠背压力后退转动曲线模块5之前被收紧约23mm，而靠背压力后退转动曲线模块5本身也参考乘员体重适度释放约1-5mm，联动作用下，传递到头枕弹性阻尼调节系统1处的拉丝4被收紧了约18-22mm，极大地约束了弹簧1.2的弹性，释放了填充物2的柔软度；同时电控阻尼液压器阻尼降低，提高了填充物的弹性柔性。此时，该汽车座椅总成的舒适安全联动系统舒适性最高，满足了用户的场景需求。
3、受到撞击状态：
根据座椅靠背受到的压力，撞击状态包括以下两种状态：
(1)、轻度撞击，座椅靠背受到压力小，以较小的幅度增大电控阻尼液压器的阻尼，受力靠板5.3在靠背受到的压力的作用下，通过传动齿杆5.2驱动曲线器5.1旋转，并释放较短长度的拉丝长度，从而使前板面3.1前移，将填充物压实，进而小幅度提高头枕的硬度。
通过在撞击时小幅度的增大头枕的硬度和头枕的阻尼比，使乘员的头部做弱阻尼运动，从而减轻或消除乘员的甩鞭伤，并防止由于头枕过硬导致舒适性的降低。
(2)、强烈撞击，座椅靠背受到压力大，以较大的幅度增大电控阻尼液压器的阻尼，受力靠板5.3在靠背受到的压力的作用下，通过传动齿杆5.2驱动曲线器5.1旋转，并释放较长长度的拉丝长度，从而使前板面3.1前移，将填充物压实，进而大幅度提高头枕的硬度。
通过在撞击时小幅度的增大头枕的硬度和头枕的阻尼比，使乘员的头部做强阻尼运动，从而在强烈撞击时，着重减轻或消除乘员的甩鞭伤，着重提高座椅的安全性。
电控阻尼液压器1.1和智能步进电机6.2的信号输入及反馈机制如表1所示：
表1
Figure RE-GDA0003271610600000081
情景信号向电控阻尼液压器和智能步进电机所构成的座椅舒适联动系统的输入处理实现逻辑如逻辑框如图2所示。
座椅安全舒适联动系统控制器和座椅靠背躺倒短路触点集成在智能步进电机6.2内部。在座椅安全舒适联动系统控制器中，由信号处理模块接受CAN线上的速度信号与挡位信号，按照表1 中的条件目标将其转化成单片机控制模块能够识别的数字信号，同时也结合座椅靠背躺倒短路触点提供的高低电平信号。阻尼器控制模块、步进电机控制模块收到相关的数字信号高低电平后输出相应的动力驱动信号，驱动电控阻尼液压器1.1和智能步进电机6.2调节座椅的舒适度与安全性。数字信号处理逻辑如图3所示。
本发明根据车速、座椅受到的压力和座椅靠背的倾角对车辆座椅头枕的柔软度进行综合控制，兼顾头枕的舒适性和安全性；无需减小头枕厚度的前提下，在撞击的情况下，对驾驶员的头部和颈椎进行保护。
本说明书中未作详细描述的内容属于本领域专业技术人员公知的现有技术。

Claims (6)

1.一种基于汽车座椅总成的舒适安全联动系统，其特征在于：包括
弹性阻尼调节系统，设置于座椅头枕内，用于调整座椅头枕的柔软度；
靠背压力后退转动曲线模块，设置于座椅靠背内，用于接收靠背压力；
拉丝，一端与弹性阻尼调节系统连接，另一端与靠背压力后退转动曲线模块张紧连接后再与智能步进电机绕线结构连接；
智能步进电机绕线结构，设置于座椅靠背与座椅坐垫之间，用于驱动拉丝；
座椅安全舒适联动系统控制器，集成在智能步进电机绕线结构内部，用于根据速度、挡位、座椅靠背的电平信号驱动弹性阻尼调节系统和智能步进电机绕线结构动作；
座椅靠背躺倒短路触点，集成在智能步进电机内部，用于接收座椅靠背的电平信号；
轮速传感器，用于采集车辆速度；
电子换挡 控制器，用于采集挡 位信号；
当速度＜V时，驱动智能步进电机绕线结构动作收紧弹簧，电控阻尼液压器同步调整至低阻尼状态，座椅头枕内弹性阻尼调节系统的状态使得头枕柔软度得到充分释放；
当速度≥V时，挡 位为P挡 ，且座椅靠背电平为低电平时，反馈故障；
当速度≥V时，挡 位为P挡 ，且座椅靠背电平为高电平时，反馈故障；
当速度≥V时，挡 位为非P挡 ，且座椅靠背电平为低电平时，反馈故障；
当速度≥V时，挡 位为非P挡 ，且座椅靠背电平为高电平时，驱动智能步进电机绕线结构动作放松弹簧，电控阻尼液压器同步调整至高阻尼状态，座椅头枕内弹性阻尼调节系统的状态使得头枕柔软度降低。
2.根据权利要求1所述的一种基于汽车座椅总成的舒适安全联动系统，其特征在于：所述弹性阻尼调节系统包括电控阻尼液压器和弹簧，所述弹性阻尼调节系统的支撑面和运动面分别为后面板和前面板。
3.根据权利要求1所述的一种基于汽车座椅总成的舒适安全联动系统，其特征在于：所述靠背压力后退转动曲线模块包括受力靠板、传动齿杆和曲线器，所述传动齿杆一端与受力靠板连接，另一端与曲线器连接，所述拉丝盘绕于曲线器上。
4.根据权利要求1所述的一种基于汽车座椅总成的舒适安全联动系统，其特征在于：所述智能步进电机绕线结构包括绞盘和智能步进电机，所述拉丝另一端与绞盘连接，通过智能步进电机驱动。
5.根据权利要求1所述的一种基于汽车座椅总成的舒适安全联动系统，其特征在于：所述座椅头枕内填充软性填充物。
6.根据权利要求1所述的一种基于汽车座椅总成的舒适安全联动系统，其特征在于：所述V的范围是58-62KM/H。
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