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CN111016840B - 座椅气囊控制系统、控制方法及汽车 - Google Patents

座椅气囊控制系统、控制方法及汽车 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种座椅气囊控制系统，包括座椅、头枕气囊盒、气缸、控制器以及碰撞传感器，头枕气囊盒与座椅连接，头枕气囊盒内设有头枕气囊，头枕气囊与气缸连通，气缸、碰撞传感器均与控制器电性连接，碰撞传感器用于检测碰撞信号，控制器根据碰撞信号控制气缸给头枕气囊进行充气，头枕气囊包括位于头枕气囊顶部的第一支撑部、位于头枕气囊底部的第二支撑部以及位于第一支撑部和第二支撑部之间的凸部，座椅包括座椅头枕和座椅靠背，当头枕气囊展开时，第一支撑部覆盖座椅头枕的中下部并与乘员的头部相对应，第二支撑部覆盖座椅靠背的顶部并与乘员的肩部相对应，凸部与乘员的颈部相对应。本发明还公开了一种座椅气囊控制方法和汽车。

Description

座椅气囊控制系统、控制方法及汽车
技术领域
本发明涉及汽车座椅技术领域，特别是涉及一种座椅气囊控制系统、控制方法及汽车。
背景技术
为了满足人机舒适性，一般会将汽车座椅的头枕与乘员的头部之间设计出较大的间隙，但是这样会衍生出其它的问题，就是当汽车发生追尾事故时，被追尾的前车会受到一个前向的冲击，车身带着座椅会推动乘员的臀部向前，接着人体的躯干、颈部和头部随之受到惯性左右，也会随之运动。此时乘员的头部因为惯性却会产生滞后，乘员的颈部会后仰直至达到极限，然后头部就像鞭梢一样加速甩向前方，此时人体颈部会产生一种损伤叫挥鞭伤害，通常这种伤害会很持久难治愈。
为降低因追尾而对乘员造成的挥鞭伤害，市面上出现了各种各样的防挥鞭伤害汽车座椅，基本原理就是在汽车追尾发生时，通过调整改变座椅坐垫、座椅靠背、座椅头枕的刚度，或采用鞭打座椅头枕—头枕可以向前向上运动，及时的对乘员头部起到有效支撑，降低颈部所遭受挥鞭伤害的程度。
但是现有的安全气囊的气袋弹出后与气袋不能良好地与人体的头颈部轮廓贴合，从而不能给人体的头颈部提供良好的支撑，降低的安全气囊的保护效果。而现有的安全气囊均是在发生碰撞时，向气体发生器发出点火命令或传感器直接控制点火，点火后发生爆炸反应，产生N2(氮气)或将储气罐中压缩氮气释放出来充满碰撞气袋，但是爆炸产生的冲击力容易对人体颈部造成伤害。而且现有的安全气囊不能根据不同的碰撞力度来调节气囊的支撑力度，即调节气囊的气压和充气时间，不能起到很好的保护作用。
发明内容
为了克服现有技术中存在的缺点和不足，本发明的目的在于提供一种座椅气囊控制系统、控制方法及汽车，以解决现有的座椅气囊防止挥鞭伤害效果差的问题。
本发明的目的通过下述技术方案实现：
本发明提供一种座椅气囊控制系统，包括座椅、头枕气囊盒、气缸、控制器以及碰撞传感器，该头枕气囊盒与该座椅连接，该头枕气囊盒内设有头枕气囊，该头枕气囊与该气缸连通，该气缸、该碰撞传感器均与该控制器电性连接，该碰撞传感器用于检测碰撞信号，该控制器根据该碰撞信号控制该气缸给该头枕气囊进行充气，该头枕气囊包括位于该头枕气囊顶部的第一支撑部、位于该头枕气囊底部的第二支撑部以及位于该第一支撑部和该第二支撑部之间的凸部，该座椅包括座椅头枕和座椅靠背，当该头枕气囊展开时，该第一支撑部覆盖该座椅头枕的中下部并与乘员的头部相对应，该第二支撑部覆盖该座椅靠背的顶部并与乘员的肩部相对应，该凸部与乘员的颈部相对应。
进一步地，该凸部的表面为弧面，该凸部通过弧面与该第一支撑部、该第二支撑部过渡。
进一步地，该头枕气囊还包括朝向该头枕气囊左右两侧凸出的包裹部，该包裹部与乘员的颈部相对应，该包裹部的表面为弧面并朝向乘员的颈部凸出。
进一步地，该座椅靠背的顶部设有撕裂区，该撕裂区与该头枕气囊盒的气囊爆破口相对应。
进一步地，该撕裂区与该气囊爆破口之间设有引导该头枕气囊的导向装置。
进一步地，该座椅的内部设有座椅骨架，该头枕气囊盒安装于该座椅骨架的顶部，该气缸安装于该座椅骨架的下部。
本发明还提供一种汽车，该汽车包括如上所述的座椅气囊控制系统。
本发明还提供一种座椅气囊控制方法，该方法包括：
检测到碰撞加速度信号；
根据碰撞加速度信号计算出冲击能量；
将冲击能量与预设冲击能量相比较并判断出对应的碰撞等级；
根据碰撞等级控制气缸向头枕气囊施加对应的气压。
进一步地，该方法还包括：预先将不同的冲击能量设置为多个碰撞等级。
进一步地，采用碰撞传感器检测碰撞加速度信号，该碰撞传感器位于汽车的尾部。
本发明有益效果在于：座椅气囊控制系统包括座椅、头枕气囊盒、气缸、控制器以及碰撞传感器，头枕气囊盒与座椅连接，头枕气囊盒内设有头枕气囊，头枕气囊与气缸连通，气缸、碰撞传感器均与控制器电性连接，碰撞传感器用于检测碰撞信号，控制器根据碰撞信号控制气缸给头枕气囊进行充气，头枕气囊包括位于头枕气囊顶部的第一支撑部、位于头枕气囊底部的第二支撑部以及位于第一支撑部和第二支撑部之间的凸部，座椅包括座椅头枕和座椅靠背，当头枕气囊展开时，第一支撑部覆盖座椅头枕的中下部并与乘员的头部相对应，第二支撑部覆盖座椅靠背的顶部并与乘员的肩部相对应，凸部与乘员的颈部相对应。通过控制器计算碰撞加速度和能量情况，控制座椅靠背的气缸对头枕气囊进行充气，从而对各种冲击能量起到缓冲作用，其中第一支撑部托住乘员的头部，第二支撑部托住乘员的肩部，凸部对乘员颈部起到有效支撑，而且第一支撑部和第二支撑部还紧密贴住座椅头枕的中下部和座椅靠背上部，对头枕气囊的凸部起到一定支撑，防止碰撞过程中头枕气囊发生晃动，提高头枕气囊支撑的稳定效果，以及提高保护过程中的舒适性和安全性。
附图说明
图1是本发明中头枕气囊展开时座椅的结构示意图；
图2是本发明中头枕气囊的正视结构示意图；
图3是本发明中头枕气囊的侧视结构示意图；
图4是本发明中头枕气囊收缩时座椅的结构示意图；
图5是本发明中座椅骨架的正视结构示意图；
图6是本发明中座椅骨架的后视结构示意图；
图7是本发明中座椅气囊控制系统的结构示意图；
图8是本发明中座椅气囊控制方法的流程结构示意图。
具体实施方式
为更进一步阐述本发明为达成预定发明目的所采取的技术手段及功效，以下结合附图及较佳实施例，对依据本发明提出的座椅气囊控制系统、控制方法及汽车的具体实施方式、结构、特征及其功效，详细说明如下：
图1是本发明中头枕气囊展开时座椅的结构示意图，图2是本发明中头枕气囊的正视结构示意图，图3是本发明中头枕气囊的侧视结构示意图，图4是本发明中头枕气囊收缩时座椅的结构示意图，图5是本发明中座椅骨架的正视结构示意图，图6是本发明中座椅骨架的后视结构示意图，图7是本发明中座椅气囊控制系统的结构示意图，图8是本发明中座椅气囊控制方法的流程结构示意图。
如图1至图7所示，本发明提供的一种座椅气囊控制系统，包括座椅10、头枕气囊盒20、气缸30、控制器40以及碰撞传感器50，头枕气囊盒20与座椅10连接，头枕气囊盒20内设有头枕气囊21，正常状态下头枕气囊21卷缩在头枕气囊盒20内，头枕气囊21与气缸30通过气管相连通，气缸30、碰撞传感器50均与控制器40电性连接，碰撞传感器50用于检测碰撞信号，控制器40根据碰撞信号控制气缸30给头枕气囊21进行充气。其中，碰撞传感器50可安装于汽车尾部的后保险杠上。控制器40可以为单独的一个处理器，也可以为汽车的ECU，控制器40通过导线与气缸30、碰撞传感器50电性连接。
本实施例中，头枕气囊21包括位于头枕气囊21顶部的第一支撑部211、位于头枕气囊21底部的第二支撑部212以及位于第一支撑部211和第二支撑部212之间的凸部213，座椅10包括座椅头枕11和座椅靠背12，当头枕气囊21展开时，第一支撑部211覆盖座椅头枕11的中下部并与乘员的头部相对应，第二支撑部212覆盖座椅靠背12的顶部并与乘员的肩部相对应，凸部213与乘员的颈部相对应。其中，凸部213的表面为弧面，凸部213通过弧面与第一支撑部211、第二支撑部212过渡。
进一步地，以图2为参考，头枕气囊21还包括朝向头枕气囊21左右两侧凸出的包裹部214，包裹部214与乘员的颈部相对应，包裹部214的表面为弧面并朝向乘员的颈部凸出，包裹部214位于凸部213向头枕气囊21左右两侧延伸的方向，凸部213位条形凸起并朝向头枕气囊21左右两侧的包裹部214延伸，凸部213通过弧面与包裹部214过渡。当发生追尾时，乘员的颈部挤压凸部213，头枕气囊21左右两侧凸出的包裹部214会相对于凸部213翘起并包裹住颈部，防止乘员的头颈部左右撺动。
本实施例中，座椅靠背12的顶部设有撕裂区121，撕裂区121与头枕气囊盒20的气囊爆破口22相对应。撕裂区121对应的座椅靠背12在受到头枕气囊21的冲击力后会撑开，使头枕气囊21露出座椅靠背12的表面。例如座椅靠背12在撕裂区121的位置设有没有缝合的撕裂口，或者，座椅靠背12在撕裂区121的位置没有设置座椅皮革，留下一道供头枕气囊21冲出的缝隙，再或者，在座椅靠背12在撕裂区121的位置设有一条虚断线，撕裂区121在受到头枕气囊21的冲击力后，座椅皮革会在虚断线处裂开。
本实施例中，座椅10的内部设有座椅骨架13，头枕气囊盒20安装于座椅骨架13的顶部，气缸30安装于座椅骨架13的下部，以减小气体从气缸30传递至头枕气囊21中的时间，加快头枕气囊21的反应速度。当然，在其他实施例中，气缸30也可安装在汽车的其他位置，例如座椅10的坐垫14底部，但会增加头枕气囊21的反应时间，并不以此为限。
进一步地，撕裂区121与气囊爆破口22之间设有引导头枕气囊21的导向装置(图未示)。发生追尾时，头枕气囊21通过导向装置冲向撕裂区121，使头枕气囊21可以准确并快速的展开并对乘员的头颈部起到缓冲作用。导向装置可以连接撕裂区121与气囊爆破口22的管路，或是用布料将撕裂区121与气囊爆破口22缝合的通道，并不以此为限。
本发明还提供一种汽车，该汽车包括如上所述的座椅气囊控制系统。
如图8所示，本发明还提供一种座椅气囊控制方法，该方法用于如上所述的座椅气囊控制系统，该方法包括：
步骤S1：检测到碰撞加速度信号。具体为，当汽车追尾碰撞发生时，被追尾车辆车身后保险杠上的碰撞传感器50检查到碰撞加速度信号，同时将检测到的碰撞加速度信号通过导线传递到控制器40。
步骤S2：根据碰撞加速度信号计算出冲击能量。具体为，控制器40将加速度信号进行分析处理，计算出汽车速度变化和冲击能量。
步骤S3：将冲击能量与预设冲击能量相比较并判断出对应的碰撞等级。具体为，控制器40将计算出的冲击能量与预设冲击能量相比较并判断出对应的碰撞等级，并将碰撞等级的控制信号传达给气缸30。
步骤S4：根据碰撞等级控制气缸30向头枕气囊21施加对应的气压。具体为，气缸30根据接收到的控制信号向头枕气囊21施加对应的气压，将气缸30通过与头枕气囊21连通的气管向头枕气囊21进行充气，头枕气囊21因迅速膨胀会通过气囊爆破口22冲出，并冲破撕裂区121迅速展开，此时头枕气囊21特殊的造型设计在展开后会覆盖住座椅头枕11的中下部区域和座椅靠背12的顶部区域，第一支撑部211托住乘员的头部，第二支撑部212托住乘员的肩部，凸部213对乘员颈部起到有效支撑，包裹部214因受力两侧高起凸出并包裹住乘员的颈部，会防止乘员的头颈左右撺动，第一支撑部211的背面紧密贴住座椅头枕11的中下部，第二支撑部212的背面紧密贴住座椅靠背12的顶部，并对头枕气囊21的凸部213起到一定支撑作用。
进一步地，该方法还包括：预先将不同的冲击能量设置为多个碰撞等级。具体地，预先会对不同冲击能量对应头枕气囊21的气压进行测试，然后将不同的冲击能量设置为多个碰撞等级，不同的碰撞等级对应头枕气囊21的气压不同。本实施例中，根据冲击能量将碰撞区分为高、中、低三个碰撞等级，即高碰撞等级对应一个范围值内的冲击能量，中碰撞等级对应另一个范围值内的冲击能量，低碰撞等级对应再一个范围值内的冲击能量。三个碰撞等级对应头枕气囊21的气压分别为高气压、中气压、低气压，可通过气缸30的高、中、低档位来控制向头枕气囊21充入的气压大小。当然，也可根据冲击能量将碰撞区分为更多的等级，或是设定一个冲击能量与气囊气压计算公式，并不以此为限。
具体地，当冲击能量处于低等级碰撞等级时，乘员的头颈运动趋势也会较缓和，控制器40将控制气缸30打开低档位开关，此时充气速度稍缓慢，头枕气囊21展开较缓慢，接触头部后相对舒适缓和；当冲击能量处于中等级碰撞等级时，乘员的头颈运动趋势也会加强，控制器40将控制气缸30打开中档位开关，充气速度加快，头枕气囊21较快展开并对乘员的头颈起到支撑作用；冲击能量处于高等级碰撞等级时，乘员的头颈运动趋势也会加剧，控制器40将控制气缸30打开高档位开关，对头枕气囊21快速充气膨胀，保证及时有效对乘员头部进行支撑。根据冲击能量的情况，需要保证头枕气囊21展开情况和乘员头颈运动趋势相匹配，以保证最佳的保护效果，同时保证保护过程的舒适性和安全性。
在本文中，所涉及的上、下、左、右、前、后等方位词是以附图中的结构位于图中以及结构相互之间的位置来定义的，只是为了表达技术方案的清楚及方便。应当理解，所述方位词的使用不应限制本申请请求保护的范围。还应当理解，本文中使用的术语“第一”和“第二”等，仅用于名称上的区分，并不用于限制数量和顺序。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明做任何形式上的限定，虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明，任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围内，当可利用上述揭示的技术内容作出些许更动或修饰，为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本发明技术方案内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种座椅气囊控制系统，其特征在于，包括座椅(10)、头枕气囊盒(20)、气缸(30)、控制器(40)以及碰撞传感器(50)，该头枕气囊盒(20)与该座椅(10)连接，该头枕气囊盒(20)内设有头枕气囊(21)，该头枕气囊(21)与该气缸(30)连通，该气缸(30)、该碰撞传感器(50)均与该控制器(40)电性连接，该碰撞传感器(50)用于检测碰撞信号，该控制器(40)根据该碰撞信号控制该气缸(30)给该头枕气囊(21)进行充气，该头枕气囊(21)包括位于该头枕气囊(21)顶部的第一支撑部(211)、位于该头枕气囊(21)底部的第二支撑部(212)以及位于该第一支撑部(211)和该第二支撑部(212)之间的凸部(213)，该座椅(10)包括座椅头枕(11)和座椅靠背(12)，当该头枕气囊(21)展开时，该第一支撑部(211)覆盖该座椅头枕(11)的中下部并与乘员的头部相对应，该第二支撑部(212)覆盖该座椅靠背(12)的顶部并与乘员的肩部相对应，该凸部(213)与乘员的颈部相对应，该头枕气囊(21)还包括朝向该头枕气囊(21)左右两侧凸出的包裹部(214)，该包裹部(214)与乘员的颈部相对应，当发生追尾且乘员的颈部挤压该凸部(213)时，该头枕气囊(21)左右两侧凸出的包裹部(214)会相对于该凸部(213)翘起并包裹住乘员的颈部；该座椅靠背(12)的顶部设有撕裂区(121)，该撕裂区(121)与该头枕气囊盒(20)的气囊爆破口(22)相对应，该撕裂区(121)与该气囊爆破口(22)之间设有引导该头枕气囊(21)的导向装置。
2.根据权利要求1所述的座椅气囊控制系统，其特征在于，该凸部(213)的表面为弧面，该凸部(213)通过弧面与该第一支撑部(211)、该第二支撑部(212)过渡。
3.根据权利要求1所述的座椅气囊控制系统，其特征在于，该座椅(10)的内部设有座椅骨架(13)，该头枕气囊盒(20)安装于该座椅骨架(13)的顶部，该气缸(30)安装于该座椅骨架(13)的下部。
4.一种汽车，其特征在于，该汽车包括如权利要求1-3任一项所述的座椅气囊控制系统。
5.一种座椅气囊控制方法，其特征在于，该方法包括：
检测到碰撞加速度信号；
根据碰撞加速度信号计算出冲击能量；
将冲击能量与预设冲击能量相比较并判断出对应的碰撞等级；
根据碰撞等级控制气缸(30)向头枕气囊(21)施加对应的气压；
该头枕气囊(21)包括位于该头枕气囊(21)顶部的第一支撑部(211)、位于该头枕气囊(21)底部的第二支撑部(212)以及位于该第一支撑部(211)和该第二支撑部(212)之间的凸部(213)，该头枕气囊(21)还包括朝向该头枕气囊(21)左右两侧凸出的包裹部(214)，该包裹部(214)与乘员的颈部相对应，当发生追尾且乘员的颈部挤压该凸部(213)时，该头枕气囊(21)左右两侧凸出的包裹部(214)会相对于该凸部(213)翘起并包裹住乘员的颈部；该座椅靠背(12)的顶部设有撕裂区(121)，该撕裂区(121)与该头枕气囊盒(20)的气囊爆破口(22)相对应，该撕裂区(121)与该气囊爆破口(22)之间设有引导该头枕气囊(21)的导向装置。
6.根据权利要求5所述的座椅气囊控制方法，其特征在于，该方法还包括：预先将不同的冲击能量设置为多个碰撞等级。
7.根据权利要求5所述的座椅气囊控制方法，其特征在于，采用碰撞传感器(50)检测碰撞加速度信号，该碰撞传感器(50)位于汽车的尾部。
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