CN116639030A - 用于颠簸路况的减振汽车座椅及其控制方法 - Google Patents

用于颠簸路况的减振汽车座椅及其控制方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种用于颠簸路况的减振汽车座椅及其控制方法，包括：座椅本体、第一减振电机、第二减振电机以及第三减振电机；所述第一减振电机和所述第二减振电机上均驱动连接有第一转动副组件，所述第一转动副组件与所述座椅本体铰接；所述第三减振电机上驱动连接有第二转动副组件，所述第二转动副组件与所述座椅本体铰接；所述第一减振电机的转动轴线和所述第二减振电机的转动轴线相互平行，所述第三减振电机的转动轴线与所述第一减振电机的转动轴线相互垂直。本发明提高了汽车座椅的减振效果，保证了驾乘人员乘坐的舒适感。

Description

用于颠簸路况的减振汽车座椅及其控制方法
技术领域
本发明涉及汽车座椅技术领域，具体地，涉及一种用于颠簸路况的减振汽车座椅及其控制方法，尤其是一种用于野外低频大幅颠簸路况的减振汽车座椅。
背景技术
汽车座椅按形状可分为分开式座椅、长座椅，按功能可分为固定式、可卸式、调节式，按乘座人数可分为单人、双人、多人椅，根据座椅的使用性能，从最早的固定式座椅，一直发展到多功能的动力调节座椅，有气垫座椅、电动座椅、立体音响座椅、精神恢复座椅，直到电子调节座椅。
现有的汽车座椅一般都是利用螺栓直接固定在汽车底盘上的，在汽车座椅的内部填充一些海绵或者减振弹簧来达到减振的目的，但是这种减振结构的设置无法应对野外低频大幅颠簸路况，减振效果较差，因此具有待改进的空间。
发明内容
针对现有技术中的缺陷，本发明的目的是提供一种用于颠簸路况的减振汽车座椅及其控制方法。
根据本发明提供的一种用于颠簸路况的减振汽车座椅，包括：座椅本体、第一减振电机、第二减振电机以及第三减振电机；
所述第一减振电机和所述第二减振电机上均驱动连接有第一转动副组件，所述第一转动副组件与所述座椅本体铰接；
所述第三减振电机上驱动连接有第二转动副组件，所述第二转动副组件与所述座椅本体铰接；
所述第一减振电机的转动轴线和所述第二减振电机的转动轴线相互平行，所述第三减振电机的转动轴线与所述第一减振电机的转动轴线相互垂直。
优选的，所述第一转动副组件通过虎克铰与所述座椅本体铰接；所述第二转动副组件通过球铰与所述座椅本体铰接。
优选的，所述第一减振电机和所述第二减振电机上均设置有第一转盘；所述第一转动副组件的一端连接设置在所述第一转盘上，所述第一转动副组件的另一端与所述座椅本体铰接；
所述第三减振电机上设置有第二转盘；所述第二转动副组件的一端连接设置在所述第二转盘上，所述第二转动副组件的另一端与所述座椅本体铰接。
优选的，所述第一转动副组件包括第一下转动副杆、第一上转动副杆以及第一转动副结构；
所述第一下转动副杆的一端连接设置在所述第一转盘上，所述第一下转动副杆的另一端通过所述第一转动副结构与所述第一上转动副杆的一端连接；
所述第一上转动副杆的另一端与所述座椅本体的底部铰接。
优选的，所述第二转动副组件包括第二下转动副杆、第二上转动副杆以及第二转动副结构；
所述第二下转动副杆的一端连接设置在所述第二转盘上，所述第二下转动副杆的另一端通过所述第二转动副结构与所述第二上转动副杆的一端连接；
所述第二上转动副杆的另一端与所述座椅本体的底部铰接。
优选的，所述第一减振电机和所述第二减振电机上均设置有第一减速器，所述第一转盘设置在所述第一减速器上；
所述第三减振电机上设置有第二减速器，所述第二转盘设置在所述第二减速器上。
优选的，还包括电机驱动器、姿态传感器以及控制组件；
所述姿态传感器与所述控制组件电连接，所述控制组件与所述电机驱动器电连接，所述电机驱动器与所述第一减振电机、所述第二减振电机、所述第三减振电机电连接。
优选的，所述座椅本体上设置有弹性减振垫。
优选的，还包括第四减振电机，所述第四减振电机上驱动连接有第三转动副组件；
所述第三转动副组件与所述座椅本体铰接；
所述第一减振电机的转动轴线、所述第二减振电机的转动轴线、所述第三减振电机的转动轴线以及所述第四减振电机的转动轴线均相互平行设置。
本发明还提供一种减振汽车座椅的控制方法，基于上述的用于颠簸路况的减振汽车座椅，具体包括如下步骤：
步骤1：获取行驶车辆的底盘的速度、加速度信息和角速度信息；
步骤2：根据步骤1中获取的底盘加速度和角速度信息，通过感知融合算法获取补偿姿态信息；
步骤3：根据步骤2中获取的补偿姿态信息，通过并联结构运动控制算法和FOC控制算法控制第一减振电机、第二减振电机以及第三减振电机的驱动。
与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果：
1、本发明的减振结构对汽车座椅进行多个方向上的减振，大大提高了汽车座椅的减振效果，保证了驾乘人员乘坐的舒适感；
2、本发明通过驱动第一减振电机和第一转动副组件驱动座椅本体的前侧进行升降，通过第二减振电机和第一转动副组件驱动座椅本体的后侧进行升降，并通过虎克铰和球铰的作用，实现对座椅本体的俯仰减振；
3、本发明通过第一减振电机、第二减振电机以及第一转动副组件驱动座椅本体的左侧进行升降，通过第三减振电机和第二转动副组件驱动座椅本体的右侧进行升降，并通过虎克铰和球铰的作用，实现对座椅本体的横滚减振；
4、本发明通过第一减振电机、第二减振电机、第一转动副组件、第三减振电机、第二转动副组件对座椅本体进行整体升降，并通过虎克铰和球铰的作用，实现对座椅本体的垂荡减振；
5、本发明通过驱动第一减振电机、第二减振电机、第三减振电机，能够实现横滚、俯仰、垂荡三个自由度方向上的同时减振；
6、本发明将第一减振电机、第二减振电机的转轴轴线平行布置，座椅不存在平移方向上的伴随运动，机构正逆运动学解算容易，便于后续算法的实施；
7、本发明采用的连杆驱动形式有助于在保证安装空间的同时扩大座椅的运动范围，有利于实现减振效果。
附图说明
通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显：
图1为本发明的用于颠簸路况的减振汽车座椅的整体结构示意图；
图2为图1中的局部放大图；
图3为突显显示第二减振电机和第一转动副组件的结构示意图；
图4为突显显示第三减振电机和第二转动副组件的结构示意图；
图5为本发明的用于颠簸路况的减振汽车座椅的安装示意图；
图6为本发明的减振汽车座椅控制方法的步骤流程图；
图7为实施例2中的用于颠簸路况的减振汽车座椅的整体结构示意图；
图8为图7的局部放大图；
图9为实施例3中的用于颠簸路况的减振汽车座椅的整体结构示意图；
图10为图09的局部放大图；
图11为实施例4中的用于颠簸路况的减振汽车座椅的整体结构示意图；
图12为图11的局部放大图。
图中示出：
第一减振电机1 第二减速器12
第二减振电机2 电机驱动器13
第三减振电机3 姿态传感器14
座椅本体4 控制组件15
第一转盘5 安装底座16
第一转动副组件6 安装底板17
第一下转动副杆601 车辆底盘18
第一上转动副杆602 主动隔振装置19
第一转动副结构603 连接座20
第二转盘7 第四减振电机21
第二转动副组件8 第三转动副组件22
第二下转动副杆801 第一驱动电缸23
第二上转动副杆802 第二驱动电缸24
第二转动副结构803 第三驱动电缸25
虎克铰9 第四驱动电缸26
球铰10 转动底座27
第一减速器11
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本发明，但不以任何形式限制本发明。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变化和改进。这些都属于本发明的保护范围。
实施例1：
如图1～6所示，本实施例提供一种用于颠簸路况的减振汽车座椅，包括：座椅本体4、第一减振电机1、第二减振电机2以及第三减振电机3，第一减振电机1和第二减振电机2上均驱动连接有第一转动副组件6，第一转动副组件6与座椅本体4铰接，第二减振电机2上驱动连接有第二转动副组件8，第二转动副组件8与座椅本体4铰接，第一减振电机1的转动轴线和第二减振电机2的转动轴线相互平行，第三减振电机3的转动轴线与第一减振电机1的转动轴线相互垂直。如图1和图2所示，第一减振电机1的转动轴线和第二减振电机2的转动轴线沿Y轴方向，第三减振电机3的转动轴线沿X轴方向。
如图2所示，第一减振电机1和第二减振电机2上均设置有第一转盘5，第一转动副组件6的一端连接设置在第一转盘5上，第一转动副组件6的另一端与座椅本体4铰接，第二减振电机2上设置有第二转盘7，第二转动副组件8的一端连接设置在第二转盘7上，第二转动副组件8的另一端与座椅本体4铰接。
第一减振电机1和第二减振电机2上均设置有第一减速器11，第一转盘5设置在第一减速器11上，第三减振电机3上设置有第二减速器12，第二转盘7设置在第二减速器12上。
如图3所示，第一转动副组件6包括第一下转动副杆601、第一上转动副杆602以及第一转动副结构603，第一下转动副杆601的一端连接设置在第一转盘5上，第一下转动副杆601的另一端通过第一转动副结构603与第一上转动副杆602的一端连接，第一上转动副杆602的另一端与座椅本体4的底部铰接。第一下转动副杆601和第一上转动副杆602位于同一平面内，平面为与第一减振电机1的转动轴线相垂直的平面。如图2所示，第一转动副结构603的转动轴线沿Y轴方向。第一转动副组件6整体呈V型设置；第一减振电机1的第一下转动副杆601沿X轴方向朝座椅本体4的前侧倾斜设置，第一上转动副杆602沿X轴方向朝座椅本体4的后侧倾斜设置；第二减振电机2的第一下转动副杆601沿X轴方向朝座椅本体4的后侧倾斜设置，第一上转动副杆602沿X轴方向朝座椅本体4的前侧倾斜设置。
如图4所示，第二转动副组件8包括第二下转动副杆801、第二上转动副杆802以及第二转动副结构803，第二下转动副杆801的一端连接设置在第二转盘7上，第二下转动副杆801的另一端通过第二转动副结构803与第二上转动副杆802的一端连接，第二上转动副杆802的另一端与座椅本体4的底部铰接。如图2所示，第二转动副结构803的转动轴线沿X轴方向。第二转动副组件8整体呈V型，第二下转动副杆801沿Y轴方向朝座椅本体4的左侧设置，第二上转动副杆802沿Y轴方向朝座椅本体4的右侧设置。
第一转动副组件6通过虎克铰9与座椅本体4铰接，第二转动副组件8通过球铰10与座椅本体4铰接。
第一上转动副杆602的另一端通过虎克铰9与座椅本体4的底部铰接，第二上转动副杆802的另一端通过球铰10与座椅本体4的底部铰接。座椅本体4的底部侧壁上设置有连接座20，虎克铰9、球铰10与连接座20相连接。
本实施例的减振汽车座椅还包括电机驱动器13、姿态传感器14以及控制组件15，姿态传感器14与控制组件15电连接，控制组件15与电机驱动器13电连接，电机驱动器13与第一减振电机1、第二减振电机2、第三减振电机3电连接。
座椅本体4上设置有弹性减振垫，如图1所示，弹性减振垫设置在A指向的位置。
如图5所示，本实施例的减振汽车座椅还包括安装底座16和安装底板17，安装底座16设置在第一减振电机1、第二减振电机2、第三减振电机3的底部，第一减振电机1、第二减振电机2、第三减振电机3通过安装底座16安装在安装底板17上，通过安装底板17安装在车辆底盘18上。第一减振电机1、第二减振电机2、第三减振电机3、第一转动副组件6、第二转动副组件8、第一转盘5、第二转盘7、第一减速器11、第二减速器12构成主动隔振装置19。
工作原理：
当汽车行驶遇到颠簸路面时，根据路面颠簸路况，姿态传感器14对位置和姿态进行检测，将检测数据传输给控制组件15，控制组件15对检测数据进行处理并输出控制信号，电机驱动器13根据控制信号对第一减振电机1、第二减振电机2、第三减振电机3进行不同步驱动；
第一减振电机1、第二减振电机2驱动第一转盘5转动，进而带动第一转动副组件6运动，第一转动副组件6带动座椅本体4运动；第三减振电机3驱动第二转盘7转动，进而带动第二转动副组件8运动，第二转动副组件8带动座椅本体4运动；
通过驱动第一减振电机1和第一转动副组件6驱动座椅本体4的前侧进行升降，通过第二减振电机2和第一转动副组件6驱动座椅本体4的后侧进行升降，并通过虎克铰9和球铰10的作用，实现对座椅本体4的俯仰减振；
通过第一减振电机1、第二减振电机2以及第一转动副组件6驱动座椅本体4的左侧进行升降，通过第三减振电机3和第二转动副组件8驱动座椅本体4的右侧进行升降，并通过虎克铰9和球铰10的作用，实现对座椅本体4的横滚减振；
通过第一减振电机1、第二减振电机2、第一转动副组件6、第三减振电机3、第二转动副组件8对座椅本体4进行整体升降，并通过虎克铰9和球铰10的作用，实现对座椅本体4的垂荡减振。
车子往一个方向倾斜，利用对应算法就控制第一减振电机1、第二减振电机2、第三减振电机3进行相应的驱动，使得椅子往相反的方向倾斜，从而保持平衡，提高了汽车座椅的减振效果，保证了驾乘人员乘坐的舒适感。
本实施例的主动隔振装置19能够实现横滚、俯仰、垂荡的三个自由度运动的减振，第一减振电机1、第二减振电机2的转轴轴线平行布置有利于机构正逆运动学的解算，方便后续算法的实施。
如图6所示，本实施例还提供一种减振汽车座椅的控制方法，基于上述的用于颠簸路况的减振汽车座椅，具体包括如下步骤：
步骤1：获取行驶车辆的底盘的速度、加速度信息和角速度信息；
步骤2：根据步骤1中获取的底盘加速度和角速度信息，通过感知融合算法获取补偿姿态信息；
步骤3：根据步骤2中获取的补偿姿态信息，通过并联结构运动控制算法和FOC控制算法控制第一减振电机1、第二减振电机2以及第三减振电机3的驱动。
步骤1中，通过姿态传感器14获取车辆的底盘的加速度信息和角速度信息。步骤2中，通过传感器感知融合算法获取补偿姿态信息。步骤3中，通过并联结构运动控制算法控制电机驱动器13，电机驱动器13通过电机驱动器FOC算法控制第一减振电机1、第二减振电机2以及第三减振电机3。
实施例2：
本实施例与实施例1的不同之处在于，如图7和图8所示，还包括第四减振电机21，第四减振电机21上驱动连接有第三转动副组件22，第三转动副组件22与座椅本体4铰接，第一减振电机1的转动轴线、第二减振电机2的转动轴线、第三减振电机3的转动轴线以及第四减振电机21的转动轴线均相互平行设置。
第三转动副组件22的两端分别连接设置在座椅本体4和第四减振电机21上，第三转动副组件22的结构与第二转动副组件8的结构相同，第三转动副组件22通过球铰与座椅本体4连接。
进一步的，第一减振电机1、第二减振电机2、第三减振电机3以及第四减振电机21呈矩形阵列布置。
进一步的，第一减振电机1的非驱动端与第四减振电机21的非驱动端相对设置，第二减振电机2的非驱动端与第三减振电机3的非驱动端相对设置。
实施例3：
本实施例与实施例1的不同之处在于，如图9和图10所示，将第一减振电机1和一个第一转动副组件6整体替换为第一驱动电缸23，将第二减振电机2和一个第一转动副组件6整体替换为第二驱动电缸24，将第三减振电机3和第二转动副组件8整体替换为第三驱动电缸25。第一驱动电缸23、第二驱动电缸24以及第三驱动电缸25转动设置在安装底板17上。
第一驱动电缸23的驱动端和第二驱动电缸24的驱动端均通过虎克铰与座椅本体4连接，第三驱动电缸25的驱动端通过球铰与座椅本体4连接。
安装底板17上设置有多个转动底座27，第一驱动电缸23的非驱动端、第二驱动电缸24的非驱动端以及第三驱动电缸25的非驱动端均通过转轴与转动底座27连接，进而实现转动。
第一驱动电缸23和第二驱动电缸24的转动轴线相互平行设置，第三驱动电缸25的转动轴线与第一驱动电缸23的转动轴线相互垂直设置。
进一步的，第一驱动电缸23的转动底座、第二驱动电缸24的转动底座以及第三驱动电缸25的转动底座呈三角阵列布置。
实施例4：
本实施例与实施例3的不同之处在于，如图11和图12所示，还包括第四驱动电缸26，第四驱动电缸26转动设置在安装底板17上，第三驱动电缸25的非驱动端和第四驱动电缸26的非驱动端通过虎克铰结构与转动底座27连接，进而实现转动。
第四驱动电缸26的驱动端通过球铰与座椅本体4连接。
第一驱动电缸23的转动轴线和第二驱动电缸24的转动轴线相互平行设置。第三驱动电缸25和第四驱动电缸26的转动轴线，一条转动轴线与第一驱动电缸23的转动轴线相互平行设置，另一条转动轴线与第一驱动电缸23的转动轴线相互垂直设置。
进一步的，第一驱动电缸23的转动底座、第二驱动电缸24的转动底座、第三驱动电缸25的转动底座以及第四驱动电缸26的转动底座呈矩形阵列布置。
本发明提高了汽车座椅的减振效果，保证了驾乘人员乘坐的舒适感。
在本申请的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。
以上对本发明的具体实施例进行了描述。需要理解的是，本发明并不局限于上述特定实施方式，本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变化或修改，这并不影响本发明的实质内容。在不冲突的情况下，本申请的实施例和实施例中的特征可以任意相互组合。

Claims (10)

1.一种用于颠簸路况的减振汽车座椅，其特征在于，包括：座椅本体(4)、第一减振电机(1)、第二减振电机(2)以及第三减振电机(3)；
所述第一减振电机(1)和所述第二减振电机(2)上均驱动连接有第一转动副组件(6)，所述第一转动副组件(6)与所述座椅本体(4)铰接；
所述第三减振电机(3)上驱动连接有第二转动副组件(8)，所述第二转动副组件(8)与所述座椅本体(4)铰接；
所述第一减振电机(1)的转动轴线和所述第二减振电机(2)的转动轴线相互平行，所述第三减振电机(3)的转动轴线与所述第一减振电机(1)的转动轴线相互垂直。
2.根据权利要求1所述的用于颠簸路况的减振汽车座椅，其特征在于，所述第一转动副组件(6)通过虎克铰(9)与所述座椅本体(4)铰接；所述第二转动副组件(8)通过球铰(10)与所述座椅本体(4)铰接。
3.根据权利要求1所述的用于颠簸路况的减振汽车座椅，其特征在于，所述第一减振电机(1)和所述第二减振电机(2)上均设置有第一转盘(5)；所述第一转动副组件(6)的一端连接设置在所述第一转盘(5)上，所述第一转动副组件(6)的另一端与所述座椅本体(4)铰接；
所述第三减振电机(3)上设置有第二转盘(7)；所述第二转动副组件(8)的一端连接设置在所述第二转盘(7)上，所述第二转动副组件(8)的另一端与所述座椅本体(4)铰接。
4.根据权利要求3所述的用于颠簸路况的减振汽车座椅，其特征在于，所述第一转动副组件(6)包括第一下转动副杆(601)、第一上转动副杆(602)以及第一转动副结构(603)；
所述第一下转动副杆(601)的一端连接设置在所述第一转盘(5)上，所述第一下转动副杆(601)的另一端通过所述第一转动副结构(603)与所述第一上转动副杆(602)的一端连接；
所述第一上转动副杆(602)的另一端与所述座椅本体(4)的底部铰接。
5.根据权利要求3所述的用于颠簸路况的减振汽车座椅，其特征在于，所述第二转动副组件(8)包括第二下转动副杆(801)、第二上转动副杆(802)以及第二转动副结构(803)；
所述第二下转动副杆(801)的一端连接设置在所述第二转盘(7)上，所述第二下转动副杆(801)的另一端通过所述第二转动副结构(803)与所述第二上转动副杆(802)的一端连接；
所述第二上转动副杆(802)的另一端与所述座椅本体(4)的底部铰接。
6.根据权利要求3所述的用于颠簸路况的减振汽车座椅，其特征在于，所述第一减振电机(1)和所述第二减振电机(2)上均设置有第一减速器(11)，所述第一转盘(5)设置在所述第一减速器(11)上；
所述第三减振电机(3)上设置有第二减速器(12)，所述第二转盘(7)设置在所述第二减速器(12)上。
7.根据权利要求1所述的用于颠簸路况的减振汽车座椅，其特征在于，还包括电机驱动器(13)、姿态传感器(14)以及控制组件(15)；
所述姿态传感器(14)与所述控制组件(15)电连接，所述控制组件(15)与所述电机驱动器(13)电连接，所述电机驱动器(13)与所述第一减振电机(1)、所述第二减振电机(2)、所述第三减振电机(3)电连接。
8.根据权利要求1所述的用于颠簸路况的减振汽车座椅，其特征在于，所述座椅本体(4)上设置有弹性减振垫。
9.根据权利要求1所述的用于颠簸路况的减振汽车座椅，其特征在于，还包括第四减振电机(21)，所述第四减振电机(21)上驱动连接有第三转动副组件(22)；
所述第三转动副组件(22)与所述座椅本体(4)铰接；
所述第一减振电机(1)的转动轴线、所述第二减振电机(2)的转动轴线、所述第三减振电机(3)的转动轴线以及所述第四减振电机(21)的转动轴线均相互平行设置。
10.一种减振汽车座椅的控制方法，其特征在于，基于权利要求1至8任一项所述的用于颠簸路况的减振汽车座椅，具体包括如下步骤：
步骤1：获取行驶车辆的底盘的速度、加速度信息和角速度信息；
步骤2：根据步骤1中获取的底盘加速度和角速度信息，通过感知融合算法获取补偿姿态信息；
步骤3：根据步骤2中获取的补偿姿态信息，通过并联结构运动控制算法和FOC控制算法控制第一减振电机(1)、第二减振电机(2)以及第三减振电机(3)的驱动。
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