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CN105774603B - 一种带有位置自动调节功能的汽车安全座椅及方法 - Google Patents

一种带有位置自动调节功能的汽车安全座椅及方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种带有位置自动调节功能的汽车安全座椅，包括：汽车座椅，其下部为中空；滑动导轨，其设置在汽车地板上或者与汽车座椅前后距离调节机构固定连接，汽车座椅能够沿所述滑动导轨前后滑动；以及座椅位置自动调节装置，其设置在汽车座椅底部，用于座椅位置调节的驱动和应急制动时缓冲，处理器，其设置在汽车座椅底部，用于控制形状记忆合金进行通电或断电，既能提高舒适性，又能在行驶过程中保证乘员的安全，本发明还提供一种汽车安全座椅位置调节方法，通过调节所述形状记忆合金丝束的通电电流大小，进而调节形状记忆合金丝束的伸缩长度，实现汽车座椅位置的精细调节。

Description

一种带有位置自动调节功能的汽车安全座椅及方法
技术领域
本发明涉及汽车舒适及安全领域，具体涉及一种具有位置记忆功能的汽车安全座椅和一种汽车安全座椅位置调节方法。
背景技术
随着社会的发展，汽车的普及程度越来越高，人们对汽车的乘坐舒适性提出了更高的要求。汽车座椅作为汽车内饰的重要组成部分，扮演着保证乘员乘坐舒的重要角色。目前的汽车座椅，绝大部分不能在乘员上下车时自动向后调节位置，无法扩大活动空间，导致乘员上下车不方便。有些豪华车型配备了自动化程度比较高的座椅，但是其动力装置为的电机，成本高，可靠性低，质量和体积都比较大，挤占了车厢内的大量空间，造成车厢内部空间狭窄，降低了汽车的乘坐舒适性，阻碍了汽车轻量化的发展。随着现代车速的日益提升，车祸数量也在不断增加，所以人们对汽车座椅提出了安全性的要求，现有的汽车座椅，绝大部分不能在紧急制动时吸收乘员的动能，导致乘员容易受到伤害。所以现代汽车座椅需要既能提高舒适性，又能在行驶过程中保证乘员的安全，这一设计理念越来越受到重视。
发明内容
本发明设计开发了一种具有位置自动调节功能的汽车安全座椅，安装座椅位置自动调节装置，克服现有的汽车座椅大部分无法在乘员上下车时，扩大活动范围的问题。
本发明的还有一个目的是采用形状记忆合金驱动，利用座椅位置自动调节装置的吸能特性，解决现有的汽车座椅无法在紧急制动时吸收乘员动能，保护成员安全的问题，并克服现有的汽车座椅电控系统结构复杂，可靠性低的问题。
本发明的另一个目的是提供一种汽车安全座椅位置调节方法，调节功能的汽车安全座椅的驱动机构工作，持续时间较短，通过调节所述形状记忆合金丝束的通电电流大小，进而调节形状记忆合金丝束的伸缩长度，实现汽车座椅位置的精细调节。
本发明提供的技术方案为：
一种带有位置自动调节功能的汽车安全座椅，包括：
汽车座椅，其下部为中空；
滑动导轨，其设置在汽车地板上或者与汽车座椅前后距离调节机构固定连接，所述汽车座椅能够沿所述滑动导轨前后滑动；以及
固定板，其固定在所述滑动导轨后端，用于在汽车滑动或紧急制动时起到固定支点的作用；
形状记忆合金丝束，其连接车载电源，一端固定在所述汽车座椅底部，另一端固定在所述固定板上，所述滑动所述形状记忆合金丝束通电后会发生形变，进而收缩；
至少两个定滑轮组，固定在所述滑动导轨上，所述形状记忆合金丝束绕设在所述定滑轮组上，用于改变所述形状记忆合金丝束受力方向，增大所述形状记忆合金丝束的长度，实现多股形状记忆合金丝束同时受力；
限位机构，其设置在所述汽车座椅底部或所述汽车座椅后端，用于复位所述汽车座椅；
处理器，其设置在所述汽车座椅底部，用于控制形状记忆合金进行通电或断电。
优选的是，所述滑动导轨顶部设置有凹槽。
优选的是，还包括座椅滑轮组，其设置在所述汽车座椅底部，所述座椅滑轮组能够沿所述凹槽滚动。
优选的是，所述限位机构，包括：
钢管，其内部中空，一端固定在所述固定板上，所述钢管两侧设置有沿轴向的长槽；
复位弹簧，其设置在所述钢管内部，一端固定在所述固定板上，另一端固定在所述汽车座椅底座后端；
活动阀，其固定在所述汽车座椅底座后端，所述活动阀卡套在所述长槽内，能够在所述复位弹簧伸长或压缩情况下沿所述长槽滑动。
优选的是，还包括座椅护板，其设置在所述滑动导轨外侧，用于防止所述汽车座椅在滑动过程或者紧急制动时脱离所述滑动导轨，并且在紧急制动时能够限制所述汽车座椅的滑行距离。
优选的是，所述形状记忆合金丝束为多条镍钛形状记忆合金。
优选的是，还包括压力传感器，其设置在所述汽车座椅底座的内部，用于检测所述底座受到的压力，进而判断乘车人员是否离开座位。
本发明的目的还可以由一种汽车安全座椅自动调节方法进一步实现，包括：
步骤一、通过传感器检测汽车行驶车速、加速度以及汽车与前后车或者周围障碍物之间的距离；
步骤二、根据所述步骤一中检测的参数计算汽车安全阈值；
步骤三、根据所述步骤二中检测得到的汽车安全阈值，，调节所述形状记忆合金丝束的通电电流大小，进而调节形状记忆合金丝束的伸缩长度。
优选的是，所述步骤二中的安全阈值计算公式为：
其中，Lc为汽车车身长度,v为汽车行驶车速，a为汽车加速度，l为汽车与前后车或者周围障碍物之间的距离。
优选的是，所述步骤三中的电流调节公式为：
其中，为平均安全阈值，其数值为0.76，US为形状记忆合金丝束外加直流电压，Rs为形状记忆合金丝束的直流电阻，KT是与外加电源相关的常数，t为通电时间为0.5s～3s。
本发明所述的有益效果
1、本发明提供的一种带有位置自动调节功能的汽车安全座椅，设计了位置自动调节装置，能在乘员上车和下车前，自动向后拉动座椅，使乘员上下车的活动空间增大，方便使用，乘员就座或起身后，若压力传感器受压或不受压状态持续5秒，座椅自动向前滑动恢复至原来位克服现有的汽车座椅大部分无法在乘员上下车时，扩大活动范围的问题。
2、本发明提供的一种带有位置自动调节功能的汽车安全座椅，其中的位置自动调节装置能在汽车发生紧急制动前，启动安全模式，驱动机构向后拉动座椅，为座椅接下来发生的紧急制动提供缓冲距离，利用形状记忆合金的阻尼特性吸收乘员的动能，从而保证乘员的安全。
3、在本发明中的驱动机构代替诸如驱动电机等装置，形状记忆合金的使用使电子控制方面的复杂性降低，此外，形状记忆合金丝的使用通常提供较轻重量的代替方案，使车内的使用空间增大，利用形状记忆合金的阻尼特性吸收乘员的部分动能，保护乘员的安全。
4、本发明提供的一种汽车安全座椅位置调节方法，调节功能的汽车安全座椅的驱动机构工作，持续时间较短，通过调节所述形状记忆合金丝束的通电电流大小，进而调节形状记忆合金丝束的伸缩长度，实现汽车座椅位置的精细调节，控制系统中车门传感器、压力传感器共同作用采集汽车的使用信号，通过处理器分析判断座椅的工作状态，提高乘车的舒适性；控制系统中加速度传感器、车距雷达、速度传感器将汽车状况信号传输给处理器进行分析计算，处理器判断是否采取安全模式，保证了座椅控制系统能够提前做出预判，满足驱动机构的响应时间，提高了安全座椅的工作可靠性。
附图说明
图1为本发明所述的位置自动调节安全座椅的结构示意图。
图2为本发明所述的形状记忆合金驱动机构装配示意图。
图3为本发明所述的座椅背面结构示意图。
图4为本发明所述的座椅护板及钢珠装配结构示意图。
图5为本发明所述的座椅护板、固定板、座椅滑轮组、定滑轮组装配结构示意图。
图6为本发明所述的座椅、座椅护板、座椅滑动轨道装配示意图。
图7为本发明所述的座椅、座椅护板、滑轮组装配主视图
图8为本发明所述的滑轮组结构示意图。
图9为本发明所述的限位机构结构示意图。
图10为本发明所述的限位机构的钢管结构示意图。
图11为本发明所述的限位机构的活动阀结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明做进一步的详细说明，以令本领域技术人员参照说明书文字能够据以实施。
如图1所示，本发明提供的带有位置自动调节功能的汽车安全座椅，包括：汽车座椅100、滑动导轨200、座椅位置自动调节装置和处理器。
其中汽车座椅100，其下部为中空；
滑动导轨200，其设置在汽车地板上或者与汽车座椅100前后距离调节机构固定连接，汽车座椅120能够沿所述滑动导轨前后滑动；以及
座椅位置自动调节装置，其设置在汽车座椅100底部，用于座椅位置调节的驱动和应急制动时缓冲，包括：固定板310，其固定在滑动导轨200末端，即为汽车座椅100沿滑动导轨200向后滑动的最远端，固定板310在汽车滑动或紧急制动时起到固定支点的作用；形状记忆合金丝束320，其连接车载电源，一端固定在汽车座椅100底部，即汽车座椅100底座前端，另一端固定在固定板310上，形状记忆合金丝束320通电后会发生形变，进而收缩；定滑轮组，其数量为两个以上，固定在滑动导轨200上，形状记忆合金丝束320绕设在定滑轮组上，用于改变形状记忆合金丝束320受力方向，实现多股形状记忆合金丝束320同时受力；限位机构340，其一端连接固定板310，另一端连接汽车座椅100底座后端，用于复位汽车座椅100；
如图2所示，作为一种优选，形状记忆合金丝束320的两端设置有金属片，其中，第一金属片321粘结在汽车座椅100底座前端，第二金属片322固定在固定板310上，通过增加形状记忆合金丝的长度，利用形状记忆合金的应变，增大座椅的滑动距离，形状记忆合金丝束为多条铌钛形状记忆合金。
作为一种优选，定滑轮组包括第一定滑轮331和第二定滑轮332，固定在滑动导轨200上，形状记忆合金丝束320绕设在定滑轮组上。
处理器，其设置在汽车座椅100底部，用于控制形状记忆合金进行通电或断电。
如图3-8所示，在另一实施例中，滑动导轨200通过螺栓与汽车地板或常见汽车座椅位置调节机构连接，所述滑动导轨200顶部设置有凹槽，汽车座椅底部设置有座椅滑轮组110，其装配在滑轮组壳体111中，座椅滑轮组110能够沿所述凹槽滚动，还包括座椅护板210，其设置在滑动导轨200外侧，用于防止所述汽车座椅100在滑动过程或者紧急制动时脱离滑动导轨200，并且在紧急制动时可以限制所述汽车座椅的滑行距离，座椅护板210和汽车座椅100之间设置有钢珠220。
如图9-11所示，限位机构340的主体结构包括：
钢管341，其内部中空，一端固定在固定板310上，钢管两侧设置有沿轴向的长槽344；
复位弹簧342，其设置在钢管341内部，一端固定在固定板310上，另一端固定在汽车座椅100的底座后端。
活动阀343，其固定在所述汽车座椅110底座后端，活动阀343卡套在长槽344内，能够在复位弹簧342伸长或压缩情况下沿长槽344滑动，复位弹簧342可以在形状记忆合金丝束320断电后推动汽车座椅100恢复原来位置。
在另一实施例中，还包括检测控制装置，包括车距雷达、速度传感器、加速度传感器、处理器、导线，在控制线路中的车距雷达、速度传感器、加速度传感器同时满足设定的要求时，处理器控制电源开关闭合，使汽车车载电源对形状记忆合通电，压力传感器，其设置在汽车座椅底座内部，用于检测所述底座的压力，进而判断乘车人员是否离开座位。
实施以带有位置自动调节功能的汽车安全座椅的工作过程为例，作进一步的说明
当乘员上车前或下车前开启车门，所述车门传感器被激发，将车门开启信号传输给所述处理器，所述处理器将判断车门开启，接通车载电源与形状记忆合金丝束320，形状记忆合金丝束320被激发产生收缩，拉动座椅向后运动，复位弹簧342被压缩，活动阀343进行向后移动，汽车座椅100沿着滑动导轨200滑动，乘员的活动空间增大，上下车的舒适性提高；待乘员就座或起身后，压力传感器被激发，将乘员就座或起身的信号传输给处理器，处理器将判断压力传感器受压或非受压状态持续5秒钟，则处理器认定为乘员已经就座或起身离开，所述车载电源切断形状记忆合金丝束320的供电，汽车座椅100在复位弹簧342的作用下恢复至原来的位置。
加速度传感器、车距雷达、速度传感器监测车辆行驶工况，行驶工况传输给所述处理器进行分析计算，所述处理器判断是否采取安全措施，若需要采取安全措施，处理器接通车载电源与形状记忆合金丝束320，形状记忆合金丝束320被激发收缩，拉动汽车座椅100向后移动，为紧急制动提供一定的缓冲距离，紧急制动发生过程中，利用形状记忆合金丝束320的阻尼特性，吸收乘员的动能，减少乘员的伤害。
一种汽车安全座椅自动调节方法，包括：
步骤一、通过传感器检测汽车行驶车速v、加速度a以及汽车与前后车或者周围障碍物之间的距离l；
步骤二、根据所述步骤一中检测的参数计算汽车安全阈值
其中Lc为汽车车身长度，其单位为m；
步骤三、根据所述步骤二中检测得到的汽车安全阈值，车载电源连接调速电机，调节所述形状记忆合金丝束的通电电流大小，进而调节形状记忆合金丝束的伸缩长度，电流调节公式为：
其中，为平均安全阈值，其数值为0.76，US为形状记忆合金丝束外加直流电压，Rs为形状记忆合金丝束的直流电阻，KT是与外加电源相关的常数，其数值为8.24，t为通电时间为0.5s～3s。
尽管本发明的实施方案已公开如上，但其并不仅仅限于说明书和实施方式中所列运用，它完全可以被适用于各种适合本发明的领域，对于熟悉本领域的人员而言，可容易地实现另外的修改，因此在不背离权利要求及等同范围所限定的一般概念下，本发明并不限于特定的细节和这里示出与描述的图例。

Claims (6)

1.一种带有位置自动调节功能的汽车安全座椅，其特征在于，包括：
汽车座椅，其下部为中空；
滑动导轨，其设置在汽车地板上或者与汽车座椅前后距离调节机构固定连接，所述汽车座椅能够沿所述滑动导轨前后滑动；以及
固定板，其固定在所述滑动导轨后端，用于在汽车滑动或紧急制动时起到固定支点的作用；
形状记忆合金丝束，其连接车载电源，一端固定在所述汽车座椅底部，另一端固定在所述固定板上，所述形状记忆合金丝束通电后会发生形变，进而收缩；
至少两个定滑轮组，固定在所述滑动导轨上，所述形状记忆合金丝束绕设在所述定滑轮组上，用于改变所述形状记忆合金丝束受力方向，增大所述形状记忆合金丝束的长度，实现多股形状记忆合金丝束同时受力；
限位机构，其设置在所述汽车座椅底部或所述汽车座椅后端，用于复位所述汽车座椅，所述限位机构包括：
钢管，其内部中空，一端固定在所述固定板上，所述钢管两侧设置有沿轴向的长槽；
复位弹簧，其设置在所述钢管内部，一端固定在所述固定板上，另一端固定在所述汽车座椅底座后端；
活动阀，其固定在所述汽车座椅底座后端，所述活动阀卡套在所述长槽内，能够在所述复位弹簧伸长或压缩情况下沿所述长槽滑动；
处理器，其设置在所述汽车座椅底部，用于控制形状记忆合金进行通电或断电；
座椅护板，其设置在所述滑动导轨外侧，用于防止所述汽车座椅在滑动过程或者紧急制动时脱离所述滑动导轨，并且在紧急制动时能够限制所述汽车座椅的滑行距离；
其中，所述座椅护板和汽车座椅之间设置有钢珠。
2.根据权利要求1所述的带有位置自动调节功能的汽车安全座椅，其特征在于，所述滑动导轨顶部设置有凹槽。
3.根据权利要求2所述的带有位置自动调节功能的汽车安全座椅，其特征在于，还包括座椅滑轮组，其设置在所述汽车座椅底部，所述座椅滑轮组能够沿所述凹槽滚动。
4.根据权利要求3所述的带有位置自动调节功能的汽车安全座椅，其特征在于，所述形状记忆合金丝束为多条镍钛形状记忆合金。
5.根据权利要求4所述的带有位置自动调节功能的汽车安全座椅，其特征在于，还包括压力传感器，其设置在所述汽车座椅底座的内部，用于检测所述底座受到的压力，进而判断乘车人员是否离开座位。
6.一种汽车安全座椅自动调节方法，使用如权利要求1-5所述的带有位置自动调节功能的汽车安全座椅，其特征在于，包括：
步骤一、通过传感器检测汽车行驶车速、加速度以及汽车与前后车或者周围障碍物之间的距离；
步骤二、根据所述步骤一中检测的参数计算汽车安全阈值；
步骤三、根据所述步骤二中检测得到的汽车安全阈值，调节所述形状记忆合金丝束的通电电流大小，进而调节形状记忆合金丝束的伸缩长度；
其中，所述步骤二中的安全阈值计算公式为：
其中，Lc为汽车车身长度，v为汽车行驶车速，a为汽车加速度，l为汽车与前后车或者周围障碍物之间的距离，P(v)为汽车安全阈值。
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