TWI832500B - 控制電路、兒童安全座椅、以及座椅調整方法 - Google Patents

控制電路、兒童安全座椅、以及座椅調整方法 Download PDF

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Abstract

根據本申請的一種控制電路，適於控制一載具的俯仰角度，控制電路包括感測器模組，感測載具目前相對於水平面的角度；驅動模組，驅動並調整載具的俯仰角度；以及控制模組，電性連接感測器模組與驅動模組，以依據載具目前相對於水平面的角度，而輸出控制訊號至驅動模組，以動態調整載具的俯仰角度。本申請還提出一種兒童安全座椅和一種調整兒童安全座椅的座椅與底座之間的角度的方法。

Description

控制電路、兒童安全座椅、以及座椅調整方法
本申請關於一種座椅調整結構、一種具有座椅調整結構的載具，以及一種座椅調整方法。
兒童安全座椅是一種常見的裝置，其能夠供不同年齡大小的嬰幼兒乘坐。兒童安全座椅是為了兒童的乘車安全而設計，其能在行車過程中約束兒童在車內的危險行為，並且在車輛突然發生碰撞等意外事件的情況下保護兒童免受傷害。
為適應不同大小的兒童使用或適應兒童坐臥姿勢，兒童安全座椅可以設置有角度調整功能，且為使用和操作方便，有些安全座椅還設置有電動調整功能。然而，在車輛上坡或下坡時，兒童安全座椅的角度會隨之變化，這種變化會給座椅內兒童造成不舒適的感覺。
因此，需要提出一種兒童安全座椅的調節結構，其能夠自動感知俯仰角度的變化，並相應地自動調整座椅的俯仰角度，以便為乘坐在座椅中的兒童帶來更佳使用體驗和舒適度。
根據本申請的一種控制電路，適於控制一載具的俯仰角度，控制電路包括感測器模組，感測載具目前相對於水平面的角度；驅動模組，驅動並調整載具的俯仰角度；以及控制模組，電性連接感測器模組與驅動模組，以依據載具目前相對於水平面的角度，而輸出控制訊號至驅動模組，以動態調整載具 的俯仰角度。
在一個實施例中，驅動模組包括電機，能樞轉地固定到載具；螺桿，作為驅動模組的驅動部件，且接合到電機的驅動軸，而能被電機驅動旋轉；螺母，固定到載具，且套設在螺桿上，隨著螺桿的旋轉而在螺桿上移動，以帶動載具移動。
在一個實施例中，感測器模組安裝到載具上，用以獲取載具相對於水平面的俯仰角度；或者感測器模組安裝到載具的底座上，用以獲取底座相對於水平面的俯仰角度，並通過驅動模組與載具的位置關係經由計算獲取載具相對於水平面的俯仰角度。
在一個實施例中，控制模組根據感測器模組所獲取的俯仰角度計算驅動模組的運動量，並將運動量轉換為控制訊號發送至驅動模組。
在一個實施例中，控制電路還包括一調節按鈕，其電連接到控制模組，以根據使用者的操作向控制模組發送一再定位訊號，以重新調整載具的角度。
在一個實施例中，控制電路還包括一通訊模組，其電連接到控制模組且無線連接到一終端裝置，終端裝置能夠向通訊模組發送一再定位訊號，通訊模組將再定位訊號發送至控制模組，以重新調整載具的角度。
在一個實施例中，感測器模組包括一位置感測器，其安裝在驅動模組上，當驅動模組驅動載具時，位置感測器記錄載具的相對移動量；控制模組根據載具的相對移動量，計算載具的角度。
根據本申請的一種兒童安全座椅，包括底座；座椅，安裝於底座上；以及根據本申請的控制電路，設置於底座和座椅二者至少其中之一上，並根據底座相對於水平面的角度，而調整座椅的俯仰角度。
在一個實施例中，一座椅調整結構用於調整座椅的俯仰角度，座椅 能相對於底座沿一軌跡滑動並定位，座椅調整結構包括：第一固定件，固定到座椅，至少部分地位於座椅的下方；第二固定件，固定到底座，至少部分地位於底座的上方；驅動模組，能樞轉地安裝到第二固定件，且驅動模組的驅動部件相對於第一固定件能移動地接合到第一固定件，在驅動模組的驅動下，第一固定件移動，以帶動座椅沿著軌跡滑動；以及感測器模組，設置在座椅和底座的任一者上，用以獲取座椅相對於水平面的一俯仰角度，驅動模組基於根據俯仰角度所生成的一控制訊號進行操作。
在一個實施例中，底座上設置有滑動槽，座椅上設置有滑動桿，滑動桿安裝到第一固定件上，並能隨著第一固定件的移動而沿著滑動槽移動。
在一個實施例中，第一固定件呈套筒構型，滑動桿穿設於第一固定件，而從第一固定件的兩端伸出；以及滑動槽成對設置，用以分別安置滑動桿從第一固定件伸出的兩端。
根據本申請的一種調整兒童安全座椅的座椅與底座之間的角度的方法，包括：記錄座椅的初始角度A0；通過兒童安全座椅上的感測器即時檢測座椅的俯仰角度A；當檢測到A=A0時，不啟動兒童安全座椅上的驅動模組；以及當檢測到A≠A0時，啟動驅動模組朝向減小A與A0之間的差距的方向運轉，直至檢測到A=A0。
在一個實施例中，向兒童安全座椅上的控制模組發送一再定位訊號，再定位訊號指定兒童安全座椅上的座椅的一預定角度；以及控制模組啟動兒童安全座椅上的驅動模組，將座椅驅動到預定角度，並將預定角度記錄為A0。
100:座椅調整結構
110:第一固定件
120:第二固定件
130:驅動模組
131:電機
132:螺桿
133:螺母
134:樞轉軸
140:感測器模組
150:姿態感測器
160:位置感測器
170:控制模組
180:通訊模組
185:終端裝置
190:調節按鈕
200:座椅
210:滑動桿
300:底座
310:滑動槽
A:俯仰角度
第1圖是根據本申請的載具的側視圖，其中座椅相對於底座處於第一角度。
第2圖是根據本申請的載具的側視圖，其中座椅相對於底座處於第二角度， 其中第二角度大於第一角度。
第3圖是根據本申請的座椅的底面立體圖。
第4圖是根據本申請的底座的頂面立體圖。
第5圖是根據本申請的座椅調整結構的立體圖。
第6A圖是根據本申請的電路連接示意圖。
第6B圖是描述根據本申請的控制關係的方塊圖。
第7圖是根據本申請的一個實施例的控制方法的流程圖。
第8圖是根據本申請的另一個實施例的控制方法的流程圖。
雖然本文參考特定實施例來說明和描述本申請，但本申請並不應被侷限於所示細節。確切地說，在請求項的等價方案的範圍內且沒有背離本申請的情況下，可以對這些細節做出多種修改。
本文中涉及的“前”、“後”、“上”、“下”等方向描述僅是為了方便理解，本申請並非侷限於這些方向，而是可以根據實際情況調整，雖然已參見典型實施例列舉描述了本申請，但所用的術語是說明和示例性的，而非限制性術語。
參照第1圖和第2圖整體描述根據本申請的載具。
如圖所示，在本申請中，載具可以是(但不限於)兒童安全座椅，其包括座椅200和底座300。底座300是固定到車輛的部件，座椅200是用於承載乘坐者(例如兒童)的部件。為便於描述，將第1圖、第2圖中的左側稱為載具的前方，將右側稱為載具的後方。但應理解這並不是限定載具的安裝方向，實際上，載具可以正向、倒向或橫向安裝在車輛上。座椅200能夠相對於底座300沿著大致前後延伸的弧形軌跡滑動。這樣，當座椅200滑動到軌跡的不同位置時，座椅200與底座300之間的俯仰角度將會變化。例如，在第1圖中，俯仰角度較小， 而在第2圖中，俯仰角度較大。
通過調整座椅200與底座300之間的俯仰角度，可以為載具中的乘坐者提供不同的乘坐姿態，例如坐姿或臥姿。根據本申請的座椅調整結構100，可以自動調整座椅200與底座300之間的俯仰角度，使得當底座300相對於水平面的俯仰角度變化時(例如車輛在上坡或下坡時)，座椅200能維持其相對於水平面的俯仰角度。
參照第6A圖描述根據本申請的電路連接方塊圖。請合併參照第1圖、第2圖和第6A圖，座椅調整結構100的電路部分包括感測器模組140、控制模組170、調節按鈕190、驅動模組130、通訊模組180以及終端裝置185。其中，感測器模組140可以包含姿態感測器150和位置感測器160。感測器模組140、控制模組170、通訊模組180的形式和安裝位置具有多種選擇且均能實現本申請的功能，終端裝置185不設置在載具上，因此這些部件未在第1圖至第5圖中繪示出。
控制模組170電連接到感測器模組140。在本實施例中，感測器模組140包括姿態感測器150。姿態感測器150用來感測底座300與水平面的俯仰角度，並將所獲取的俯仰角度資料送至控制模組170。控制模組170根據姿態感測器150所獲取的俯仰角度計算驅動模組130的運動量，並將運動量轉換為控制訊號發送至驅動模組130。
在一些實施例中，控制模組170可以是單晶片、微處理器、或嵌入式系統，本申請並不限制。
另外，驅動模組130位於座椅200與底座300之間，且包括電機131、螺桿132和螺母133(如第5圖所示)。
參照第3圖描述根據本申請的座椅200的連接結構。
如圖所示，座椅200的底部設有滑動桿210。在本實施例中，滑動桿210沿橫向延伸，但應理解，滑動桿210可以斜向延伸或弧形延伸，而且滑動桿210 可以為從左到右連貫的一根桿，或位於左側和右側的兩根分離的桿。在本實施例中，兩根滑動桿210沿軌跡方向前後分佈在座椅200的底部，然而應理解，可以僅設置一根滑動桿210，或設置多於兩根滑動桿210。
參照第4圖描述根據本申請的底座300的連接結構。
如圖所示，底座300上設有沿著軌跡方向延伸的滑動槽310，滑動桿210插設在滑動槽310中，進而限定了座椅200沿軌跡方向的滑動。在本實施例中，兩組滑動槽310沿著軌跡方向前後分佈在底座300上，然而應理解，可以僅設置一組滑動槽310，或者設置多於兩組的滑動槽310。
座椅調整結構100設置在底座300中，且能操作地接合到滑動桿210。座椅調整結構100通過驅動滑動桿210，來改變座椅200與底座300之間的相對俯仰角度。在本實施例中，僅設有一個座椅調整結構100，但應理解，可以設置多個座椅調整結構100。
參照第5圖具體描述根據本申請的座椅調整結構100。
如圖所示，座椅調整結構100包括第一固定件110、第二固定件120、驅動模組130以及姿態感測器150(圖中未示出)。
第一固定件110固定到座椅200，至少部分地位於座椅200的下方。更具體的，第一固定件110是橫向延伸的管，其套設到座椅200的橫向桿上。
第二固定件120固定到底座300，至少部分地位於底座300的上方。更具體地，第二固定件120是具有兩個相對側壁的框架，橫向的樞轉軸134架設在這兩個側壁之間。
驅動模組130能樞轉地安裝到第二固定件120，且驅動模組130的驅動部件相對於第一固定件110能移動地接合到第一固定件110。在驅動模組130的驅動下，第一固定件110移動，以帶動座椅200沿著軌跡滑動。姿態感測器150設置在座椅200和底座300的任一者上，用以獲取座椅200相對於水平面的俯仰角度， 驅動模組130基於根據俯仰角度所生成的控制訊號進行操作。
在本實施例中，驅動模組130通過橫向的樞轉軸134樞轉連接到第二固定件120上，使得整個驅動模組130能相對於第二固定件120圍繞橫向軸線樞轉。驅動模組130位於座椅200與底座300之間，且包括電機131、螺桿132和螺母133。其中電機131樞轉地固定到第二固定件120；螺桿132作為驅動模組130的驅動部件，沿著軌跡的方向(從電機131向前方)延伸，且接合到電機131的驅動軸，而能被電機131驅動旋轉；螺母133固定到第一固定件110，且套設在螺桿132上，隨著螺桿132的旋轉而在螺桿132上移動，以帶動第一固定件110沿著軌跡移動。
電機131可以由安裝在底座300中的電池驅動，也可以連接到車輛的電源。姿態感測器150可以安裝在底座300中或座椅200中，且電連接到電機131。這些連接方式是本領域中已知的，在此不再贅述。
當姿態感測器150安裝到座椅200上時，其直接獲取座椅200相對於水平面的俯仰角度。當姿態感測器150安裝到底座300上時，其獲取底座300相對於水平面的俯仰角度，並通過座椅調整結構100與座椅200和底座300的位置關係經由計算獲取座椅200相對於水平面的俯仰角度。例如，為了獲取座椅200和底座300的位置關係，驅動模組130上設有光柵及光柵感測器(未示出)，光柵固定設置在螺桿132上，光柵感測器設置在電機131上。當螺桿132相對於電機131旋轉時，光柵及光柵感測器可以檢測並記錄螺桿132的轉數，進而計算出座椅200與底座300的相對位置。在另外一些實施例中，也可以在電機131上安裝計數感測器，以計數螺桿132轉動的以正時鐘或逆時鐘轉動的圈數，並輸出計數資料給控制模組170。控制模組170可以依據所接收到的計數資料來判斷座椅200相對於水平面的俯仰角度。在另外一些實施例中，也可以利用陀螺儀來判斷座椅200相對於水平面的俯仰角度，本申請並不限制。
在本實施例中，螺桿132沿直線延伸，而座椅200的運動軌跡呈曲線。 因此，當螺母133在螺桿132上移動時，驅動模組130相應地圍繞橫向樞轉軸134旋轉，以使螺母133到軌跡的距離大致不變。
在其它實施例中，驅動模組130可以呈不同的形式，例如驅動模組130可以是由電機131帶動的齒輪，而第一固定件110可以是沿著軌跡方向延伸的齒條。齒輪嚙合到齒條，進而帶動第一固定件110沿著軌跡滑動，因此帶動座椅200沿著軌跡滑動。
位置感測器160設置在滑動槽310的兩端處，其檢測座椅調整結構100的端點位置。當座椅200在座椅調整結構100的驅動下到達端點時，位置感測器160將訊號發送到控制模組170，以停止座椅調整結構100的驅動。
調節按鈕190設置在座椅200的外部，且電連接到控制模組170。調節按鈕190根據使用者的操作向控制模組170發送一再定位訊號，以重新調整座椅200的俯仰角度。
座椅調整結構100還包括通訊模組180，其電連接到控制模組170且無線連接到終端裝置185，終端裝置185能夠向通訊模組180發送一再定位訊號，通訊模組180將再定位訊號發送至控制模組170，以重新調整座椅200的俯仰角度。
在一些實施例中，終端裝置185可以是智慧手機、平板電腦、筆記型電腦、口袋型電腦等，而通訊模組180則可以是WiFi、Zigbee、行動網路、藍牙等通訊模組。在這些實施例中，照顧者可以在終端裝置185上安裝相對應的應用軟體，例如APP，以通過終端裝置185控制座椅200的俯仰角度。
參照第7圖和第8圖描述根據本申請的座椅調整方法。
在第7圖所示的實施例中，首先記錄座椅200的初始角度A0，即座椅200相對於水平面的初始角度A0。然後通過載具上的感測器即時檢測座椅200的俯仰角度A。當檢測到A=A0時，不啟動載具上的驅動模組130，當檢測到A≠A0時，啟動驅動模組130朝向減小A與A0之間的差距的方向運轉，直至檢測到A= A0。
這樣，無論底座300處於何種水平角度，(在滑動槽310允許的範圍內)載具都能夠自動調整座椅200相對於水平面的俯仰角度，使得座椅200的俯仰角度維持不變。
看第8圖所示的實施例，該實施例與第7圖相比，添加了來自使用者的再定位訊號，其它部分與第7圖的實施例相同。具體地，向載具上的控制模組170發送一再定位訊號，再定位訊號指定載具上的座椅200的一預定角度；控制模組170啟動載具上的驅動模組130，將座椅200驅動到該預定角度，並將該預定角度記錄為A0。
例如，照顧者可以通過上述的應用軟體，設定以座椅200目前與水平面的角度當作初始角度A0。如此，控制模組170就可以依據此設定的初始角度A0而動態調整座椅200的俯仰角度。
這樣，使用者可以設定座椅200的俯仰角度，例如將座椅200設定為坐姿或臥姿。在完成設定後，載具就會自動維持該俯仰角度，使得座椅200保持在該俯仰角度。
綜上所述，本申請提出了一種載具的座椅調整結構和座椅調整方法，其能夠自動調整座椅的俯仰角度，使得座椅始終維持在一定的俯仰角度。使用者還能夠設定要維持的俯仰角度，在完成設定後，座椅將被自動維持在該俯仰角度。在本申請中，以兒童安全座椅為例描述了載具，但應理解，本申請的載具可以是其它形式的任何載具。
由於本申請能夠以多種形式具體實施而不脫離本申請的精神和實質，所以應當理解，上述實施例不限於任何前述的細節，而應在請求項書所限定的範圍內進行最廣泛的解釋，因此落入請求項或其等效範圍內的全部變化都應為請求項所涵蓋。
100:座椅調整結構
110:第一固定件
120:第二固定件
130:驅動模組
131:電機
132:螺桿
133:螺母
134:樞轉軸

Claims (12)

  1. 一種控制電路，適於控制一載具的俯仰角度，該控制電路包括：感測器模組，感測該載具目前相對於水平面的角度；驅動模組，驅動並調整該載具的俯仰角度；以及控制模組，電性連接該感測器模組與該驅動模組，以依據該載具目前相對於水平面的角度，而輸出控制訊號至該驅動模組，以動態調整該載具的俯仰角度；其中，該感測器模組包括一位置感測器，其安裝在該驅動模組上，當該驅動模組驅動該載具時，該位置感測器記錄該載具的相對移動量；該控制模組根據該載具的相對移動量，計算該載具的角度。
  2. 如請求項1所述的控制電路，其中：該驅動模組包括：電機，能樞轉地固定到該載具；螺桿，作為該驅動模組的驅動部件，且接合到該電機的驅動軸，而能被該電機驅動旋轉；螺母，固定到該載具，且套設在該螺桿上，隨著該螺桿的旋轉而在該螺桿上移動，以帶動該載具移動。
  3. 如請求項1或2所述的控制電路，其中：該感測器模組安裝到該載具上，用以獲取該載具相對於水平面的俯仰角度；或者該感測器模組安裝到該載具的底座上，用以獲取該底座相對於水平面的俯仰角度，並通過該驅動模組與該載具的位置關係經由計算獲取該載具相對於水平面的俯仰角度。
  4. 如請求項1所述的控制電路，其中： 該控制模組根據該感測器模組所獲取的俯仰角度計算該驅動模組的運動量，並將該運動量轉換為該控制訊號發送至該驅動模組。
  5. 如請求項4所述的控制電路，其中：該控制電路還包括一調節按鈕，其電連接到該控制模組，以根據使用者的操作向該控制模組發送一再定位訊號，以重新調整該載具的角度。
  6. 如請求項4所述的控制電路，其中：該控制電路還包括一通訊模組，其電連接到該控制模組且無線連接到一終端裝置，該終端裝置能夠向該通訊模組發送一再定位訊號，該通訊模組將該再定位訊號發送至該控制模組，以重新調整該載具的角度。
  7. 一種兒童安全座椅，包括：底座；座椅，安裝於該底座上；以及一控制電路，設置於該底座和該座椅二者至少其中之一上，該控制電路包括：感測器模組，感測該底座目前相對於水平面的角度；驅動模組，驅動並調整該座椅的俯仰角度；以及控制模組，電性連接該感測器模組與該驅動模組，以依據該底座目前相對於水平面的角度，而輸出控制訊號至該驅動模組，以動態調整該座椅的俯仰角度。
  8. 如請求項7所述的兒童安全座椅，其中：一座椅調整結構用於調整該座椅的俯仰角度，該座椅能相對於該底座沿一軌跡滑動並定位，該座椅調整結構包括：第一固定件，固定到該座椅，至少部分地位於該座椅的下方；第二固定件，固定到該底座，至少部分地位於該底座的上方； 該驅動模組能樞轉地安裝到該第二固定件，且該驅動模組的驅動部件相對於該第一固定件能移動地接合到該第一固定件，在該驅動模組的驅動下，該第一固定件移動，以帶動該座椅沿著該軌跡滑動；以及該感測器模組設置在該座椅和該底座的任一者上，用以獲取該座椅相對於水平面的俯仰角度，該驅動模組基於根據該俯仰角度所生成的一控制訊號進行操作。
  9. 如請求項8所述的兒童安全座椅，其中該底座上設置有滑動槽，該座椅上設置有滑動桿，該滑動桿安裝到該第一固定件上，並能隨著該第一固定件的移動而沿著該滑動槽移動。
  10. 如請求項9所述的兒童安全座椅，其中該第一固定件呈套筒構型，該滑動桿穿設於該第一固定件，而從該第一固定件的兩端伸出；以及該滑動槽成對設置，用以分別安置該滑動桿從該第一固定件伸出的兩端。
  11. 一種調整兒童安全座椅的座椅與底座之間的角度的方法，包括：記錄該座椅的初始角度(A0)；通過該兒童安全座椅上的感測器即時檢測該座椅的俯仰角度(A)；當檢測到A=A0時，不啟動該兒童安全座椅上的驅動模組；以及當檢測到A≠A0時，啟動該驅動模組朝向減小A與A0之間的差距的方向運轉，直至檢測到A=A0。
  12. 如請求項11所述的方法，還包括：向該兒童安全座椅上的控制模組發送一再定位訊號，該再定位訊號指定該兒童安全座椅上的該座椅的一預定角度；以及通過該控制模組啟動該兒童安全座椅上的該驅動模組，將該座椅驅動到該預定角度，並將該預定角度記錄為A0。
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