多功能智能单人座椅装置及其控制方法、三人座椅装置及其控制方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开了多功能智能单人座椅装置及其控制方法、三人座椅装置及其控制方法，在正面碰撞前期，通过坐垫气袋的泄气吸收乘员的前冲能量；在正面碰撞后期，使得膨胀的头枕气袋A提前支撑向后复位的乘员头部；最大程度地避免或减轻乘员伤害。在追尾碰撞中，一方面通过上靠背气囊的泄气与下靠背气囊的充气，使得乘员上身整体向后旋转；另一方面利用头枕、头枕气袋A、头枕气袋B共同支撑乘员头部，抑制头部的向后运动；最大程度地避免或减轻乘员的颈部伤害。在侧面碰撞中，无论右侧座椅骨架处于水平位置或垂直状态，气袋始终处于水平位置，通过膨胀的气袋、磁铁、车顶磁铁B避免乘员撞击其侧向的车内内饰件，最大程度地避免或减轻乘员伤害。害。害。

Multifunctional intelligent single seat device and its control method, three seat device and its control method

【技术实现步骤摘要】
多功能智能单人座椅装置及其控制方法、三人座椅装置及其控制方法


[0001]本专利技术属于汽车安全领域，尤其涉及一种多功能智能座椅装置及其控制方法。

技术介绍

[0002]机动车座椅除了为乘员提供较好的乘坐舒适性外，它更重要的作用是在正面碰撞、追尾碰撞、侧面碰撞中，有效保护车内乘员。
[0003]在机动车正面碰撞前期，车内乘员在碰撞惯性力的作用下，向前撞击车内的内饰件，导致乘员头部、颈部、胸部伤害；在正面碰撞后期，受安全带的拉力与安全气囊的反弹力作用，车内乘员作向后复位运动，在此过程中，当乘员背部与座椅靠背接触后，背部停止向后运动，但头部仍然向后运动，直至与头枕接触，这样会使颈部受到较大的伸张弯矩，从而导致乘员颈部伤害。
[0004]在机动车追尾碰撞中，乘员上身因碰撞惯性力的作用向后移动。若追尾碰撞前，乘员头顶超出头枕上表面6cm时，或乘员处于非正常坐姿，头部超出头枕的左、右表面时，会导致乘员头部向后位移量大于胸部向后位移量，易造成颈部“鞭打”伤害。
[0005]当机动车遭受侧面碰撞时，车内乘员在碰撞惯性力的作用下，横向撞击车内的内饰件，导致乘员头部、颈部、胸部伤害。

技术实现思路

[0006]针对上述情况，本专利技术提供一种多功能智能座椅装置及其控制方法，在机动车发生正面碰撞、追尾碰撞、侧面碰撞时，能够有效保护车内乘员安全。
[0007]本专利技术是通过以下技术方案实现上述技术目的的。
[0008]当多功能智能座椅装置应用于单人座椅时，其由座椅系统、车速传感器、控制器(简称“ECU”)组成。座椅系统包括头枕、靠背、坐垫、头枕气袋A、头枕气袋B、头枕气袋C、上靠背气袋、下靠背气袋、坐垫气袋、磁铁A、磁铁B、车顶磁铁A、B柱磁铁、管道A、管道B、单向阀A、单向阀B、供气装置A、供气管道A、摄像头A、头枕高度传感器。
[0009]所述头枕位于靠背与坐垫的上方，头枕与头枕导杆的上端固定连接，头枕导杆的下端插入靠背中，靠背底端前方连接有坐垫。
[0010]所述头枕气袋A、头枕气袋B、头枕气袋C分别折叠存放在头枕的前端、顶端、左端。头枕气袋B的顶端与磁铁A固定连接，头枕气袋C的左端与磁铁B固定连接。
[0011]所述上靠背气袋呈长方体，半嵌入式地固定于靠背前表面的上端，上靠背气袋的后面为共用的靠背前表面，上靠背气袋的上表面、左表面、右表面分别与靠背的上表面、左表面、右表面齐平。
[0012]所述下靠背气袋呈长方体，半嵌入式地固定于靠背前表面的下端，下靠背气袋的后面为共用的靠背前表面，下靠背气袋的左表面、右表面分别与靠背的左表面、右表面齐平。上靠背气袋的下表面与下靠背气袋的上表面相贴合。
[0013]所述坐垫气袋嵌入固定安装于坐垫内，坐垫气袋的上表面与坐垫的上表面齐平。
[0014]通常情况下，上靠背气袋、下靠背气袋、坐垫气袋内充入空气。上靠背气袋、下靠背气袋、坐垫气袋与靠背、坐垫共同构成座椅系统的外轮廓。乘员坐于坐垫气袋上，上靠背气袋、下靠背气袋分别支撑乘员的背部与腰部。
[0015]所述车顶磁铁A位于头枕上方，且与车顶固定连接；B柱磁铁安装于B柱内侧。
[0016]所述管道A安装于头枕与靠背的内部，用于连通头枕气袋A与坐垫气袋；管道B安装于靠背的内部，用于连通上靠背气袋与下靠背气袋。
[0017]所述单向阀A、单向阀B分别位于管道A、管道B内，单向阀A用于将坐垫气袋中的气体传输至头枕气袋A中，单向阀B用于将上靠背气袋中的气体传输至下靠背气袋中。单向阀A、单向阀B的开度可调。
[0018]所述供气装置A能够通过供气管道A，向头枕气袋B、头枕气袋C内充入空气，使其膨胀。
[0019]所述摄像头A固定安装于后排车顶，用于实时拍摄乘员头部相对于头枕的位置，并将图像信息发送至ECU。ECU根据摄像头A实时拍摄的图像信息，判断在垂直方向上，乘员头顶是否超出头枕上表面6cm；在水平方向上，乘员头部是否超出头枕的左表面。
[0020]所述头枕高度传感器安装于头枕中，用于实时探测头枕上表面相对于车辆地板的高度(简称为“头枕高度”)，并将探测信息发送至ECU。
[0021]所述车速传感器安装于车身上，用于实时探测车辆的行驶速度，并将探测信息发送至ECU。ECU根据车速传感器实时探测的车辆行驶速度，判断机动车是否发生正面碰撞或追尾碰撞，并判定碰撞速度。
[0022]所述ECU是整个装置的核心，可以整合在车辆的中央控制器中。ECU以不同端口分别连接单向阀A、单向阀B、供气装置A、车速传感器、摄像头A、头枕高度传感器。ECU对单向阀A、单向阀B、供气装置A起控制作用。
[0023]当多功能智能座椅装置应用于单人座椅时，多功能智能座椅装置的控制方法，包括以下步骤：
[0024](1)机动车启动后，开启多功能智能座椅装置。
[0025](2)车速传感器实时探测车辆的行驶速度，头枕高度传感器实时探测头枕高度，ECU根据车速传感器的探测信息，判断机动车是否发生正面碰撞或追尾碰撞，并判定碰撞速度；ECU根据头枕高度传感器的探测信息，判定头枕高度。
[0026](3)摄像头A实时拍摄乘员头部相对于头枕的位置。ECU根据摄像头A的探测信息，判断在垂直方向上，乘员头顶是否超出头枕上表面6cm；在水平方向上，乘员头部是否超出头枕的左表面。
[0027](4)当机动车发生正面碰撞时，在正面碰撞前期，乘员向前冲撞，ECU开启单向阀A，并根据碰撞速度，实时控制单向阀A的开度，在乘员的压力作用下，坐垫气袋中的空气由管道A传输至头枕气袋A内，此时，一方面坐垫气袋泄气，乘员陷入坐垫气袋中，从而吸收乘员的前冲能量，最大程度地避免或减轻乘员伤害；另一方面头枕气袋A由折叠状态变为膨胀状态，膨胀的头枕气袋A向前冲出头枕的前表面。在正面碰撞后期，乘员向后复位过程中，相比于头枕，处于膨胀状态的头枕气袋A能够提前支撑乘员头部，最大程度地避免或减轻乘员的颈部伤害。
[0028](5)当机动车发生追尾碰撞时，乘员向后冲撞。一方面ECU开启单向阀B，并根据碰撞速度，实时控制单向阀B的开度，在乘员背部的压力作用下，上靠背气袋中的空气由管道B传输至下靠背气囊内，此时上靠背气袋的刚度降低，下靠背气囊的刚度增加，从而乘员的背部能够陷入上靠背气袋中，下靠背气袋能够抑制乘员腰部的向后运动，导致乘员上身整体向后旋转。另一方面ECU判定在垂直方向上，乘员头顶是否超出头枕上表面6cm；判定在水平方向上，乘员头部是否超出头枕的左表面；以及判定头枕高度。若乘员头顶超出头枕上表面6cm，则ECU根据碰撞速度与头枕高度，控制供气装置A向头枕气袋B中的充气量，此时头枕气袋B由折叠状态变为膨胀状态，膨胀的头枕气袋B向上冲出头枕的上表面，此后头枕气袋B顶端的磁铁A与车顶磁铁A相互吸合，从而头枕与头枕气袋B共同支撑乘员头部，有效抑制头部的向后运动。若乘员头部超出头枕的左表面，则ECU根据碰撞速度，控制供气装置A向头枕气袋C中充入空气，此时头枕气袋C由折叠状态变为膨胀本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.多功能智能单人座椅装置，其特征在于，包括：座椅系统、车速传感器(22)、控制器(简称为“ECU”)；所述座椅系统包括头枕(1
‑
1)、靠背(1
‑
2)、坐垫(1
‑
3)、头枕气袋A(1
‑
4)、头枕气袋B(1
‑
5)、头枕气袋C(1
‑
6)、上靠背气袋(1
‑
7)、下靠背气袋(1
‑
8)、坐垫气袋(1
‑
9)、磁铁A(1
‑
10)、磁铁B(1
‑
11)、车顶磁铁A(1
‑
12)、B柱磁铁(1
‑
13)、管道A(1
‑
14)、管道B(1
‑
15)、单向阀A(1
‑
16)、单向阀B(1
‑
17)、供气装置A(1
‑
18)、供气管道A(1
‑
19)、摄像头A(1
‑
20)、头枕高度传感器(1
‑
21)、车速传感器(22)；所述头枕(1
‑
1)位于靠背(1
‑
2)与坐垫(1
‑
3)的上方，头枕(1
‑
1)与头枕导杆的上端固定连接，头枕导杆的下端插入靠背(1
‑
2)中，靠背(1
‑
2)底端前方连接有坐垫(1
‑
3)；所述头枕气袋A(1
‑
4)、头枕气袋B(1
‑
5)、头枕气袋C(1
‑
6)分别折叠存放在头枕的前端、顶端、左端；头枕气袋B(1
‑
5)的顶端与磁铁A(1
‑
10)固定连接，头枕气袋C(1
‑
6)的左端与磁铁B(1
‑
11)固定连接；所述上靠背气袋(1
‑
7)固定于靠背前表面的上端；所述下靠背气袋(1
‑
8)固定于靠背前表面的下端；所述坐垫气袋(1
‑
9)固定安装于坐垫内；所述车顶磁铁A(1
‑
12)位于头枕上方，且与车顶固定连接；B柱磁铁(1
‑
13)安装于B柱内侧，所述管道A(1
‑
14)安装于头枕与靠背的内部，用于连通头枕气袋A(1
‑
4)与坐垫气袋(1
‑
9)；管道B(1
‑
15)安装于靠背的内部，用于连通上靠背气袋与下靠背气袋；所述单向阀A(1
‑
16)、单向阀B(1
‑
17)分别位于管道A、管道B内，单向阀A能够将坐垫气袋中的气体传输至头枕气袋A中，单向阀B能够将上靠背气袋中的气体传输至下靠背气袋中；所述供气装置A(1
‑
19)能够通过供气管道A(1
‑
19)，向头枕气袋B(1
‑
5)、头枕气袋C(1
‑
6)内充入空气，使其膨胀；所述摄像头A(1
‑
20)用于实时拍摄乘员头部相对于头枕的位置，并将图像信息发送至ECU(23)，ECU根据摄像头A(1
‑
20)实时拍摄的图像信息，判断在垂直方向上，乘员头顶是否超出头枕上表面6cm；在水平方向上，乘员头部是否超出头枕的左表面；所述头枕高度传感器(1
‑
21)用于实时探测头枕上表面相对于车辆地板的高度(简称为“头枕高度”)，并将探测信息发送至ECU(23)；所述车速传感器(22)安装于车身上，用于实时探测车辆的行驶速度，并将探测信息发送至ECU(23)，ECU根据车速传感器实时探测的车辆行驶速度，判断机动车是否发生正面碰撞或追尾碰撞，并判定碰撞速度；所述ECU(23)以不同端口分别连接单向阀A(1
‑
16)、单向阀B(1
‑
17)、供气装置A(1
‑
18)、车速传感器(22)、摄像头A(1
‑
20)、头枕高度传感器(1
‑
21)，ECU(23)对单向阀A(1
‑
16)、单向阀B(1
‑
17)、供气装置A(1
‑
18)起控制作用。2.根据权利要求1所述的多功能智能单人座椅装置，其特征在于，所述上靠背气袋(1
‑
7)呈长方体，其采用半嵌入式方式固定于靠背前表面的上端，上靠背气袋(1
‑
8)的后面为共用的靠背前表面，上靠背气袋的上表面、左表面、右表面分别与靠背的上表面、左表面、右表面齐平；所述下靠背气袋(1
‑
8)呈长方体，半嵌入式地固定于靠背前表面的下端，下靠背气袋的
后面为共用的靠背前表面，下靠背气袋的左表面、右表面分别与靠背的左表面、右表面齐平；上靠背气袋的下表面与下靠背气袋的上表面相贴合；所述坐垫气袋(1
‑
9)完全嵌入式地固定安装于坐垫内，坐垫气袋的上表面与坐垫的上表面齐平。3.根据权利要求1所述的多功能智能单人座椅装置，其特征在于，通常情况下(即车辆正常使用时)，上靠背气袋(1
‑
7)、下靠背气袋(1
‑
8)、坐垫气袋(1
‑
9)内充入空气，上靠背气袋、下靠背气袋、坐垫气袋与靠背、坐垫共同构成座椅系统的外轮廓，当乘员坐于坐垫气袋上时，上靠背气袋、下靠背气袋能够支撑乘员的背部与腰部。4.根据权利要求1所述的多功能智能单人座椅装置，其特征在于，所述车顶磁铁A(1
‑
12)能够与所述磁铁A(1
‑
10)吸合，所述B柱磁铁(1
‑
13)能够与所述磁铁B(1
‑
11)吸合；所述单向阀A(1
‑
16)、单向阀B(1
‑
17)的开度可调。5.根据权利要求1所述的多功能智能单人座椅装置，其特征在于，所述摄像头A(1
‑
20)固定安装于后排车顶，所述头枕高度传感器安装于头枕中，所述ECU整合在车辆的中央控制器中。6.根据权利要求1
‑
5任一项所述的多功能智能单人座椅装置的控制方法，其特征在于，包括如下：(1)机动车启动后，开启多功能智能座椅装置；(2)车速传感器(22)实时探测车辆的行驶速度，头枕高度传感器(1
‑
21)实时探测头枕高度，ECU(23)根据车速传感器的探测信息，判断机动车是否发生正面碰撞或追尾碰撞，并判定碰撞速度；ECU根据头枕高度传感器的探测信息，判定头枕高度；(3)摄像头A(1
‑
20)实时拍摄乘员头部相对于头枕的位置，ECU根据摄像头A的探测信息，判断在垂直方向上，乘员头顶是否超出头枕上表面6cm；在水平方向上，乘员头部是否超出头枕的左表面；(4)当机动车发生正面碰撞时，在正面碰撞前期，乘员向前冲撞，ECU(23)开启单向阀A(1
‑
16)，并根据碰撞速度，实时控制单向阀A(1
‑
16)的开度，在乘员的压力作用下，坐垫气袋中的空气由管道A(1
‑
14)传输至头枕气袋A(1
‑
4)内，此时，一方面坐垫气袋泄气，乘员陷入坐垫气袋中，从而吸收乘员的前冲能量，最大程度地避免或减轻乘员伤害；另一方面头枕气袋A(1
‑
14)由折叠状态变为膨胀状态，膨胀的头枕气袋A向前冲出头枕的前表面；在正面碰撞后期，乘员向后复位过程中，相比于头枕，处于膨胀状态的头枕气袋A能够提前支撑乘员头部，最大程度地避免或减轻乘员的颈部伤害；(5)当机动车发生追尾碰撞时，乘员向后冲撞，一方面ECU开启单向阀B(1
‑
17)，并根据碰撞速度，实时控制单向阀B(1
‑
17)的开度，在乘员背部的压力作用下，上靠背气袋(1
‑
7)中的空气由管道B(1
‑
15)传输至下靠背气囊(1
‑
8)内，此时上靠背气袋的刚度降低，下靠背气囊的刚度增加，从而乘员的背部能够陷入上靠背气袋中，下靠背气袋能够抑制乘员腰部的向后运动，导致乘员上身整体向后旋转；另一方面ECU(23)判定在垂直方向上，乘员头顶是否超出头枕上表面6cm；判定在水平方向上，乘员头部是否超出头枕的左表面；以及判定头枕高度，若乘员头顶超出头枕上表面6cm，则ECU根据碰撞速度与头枕高度，控制供气装置A(1
‑
18)向头枕气袋B(1
‑
5)中的充气量，此时头枕气袋B由折叠状态变为膨胀状态，膨胀的头枕气袋B向上冲出头枕的上表面，此后头枕气袋B顶端的磁铁A(1
‑
10)与车顶磁铁A(1
‑
12)相
互吸合，从而头枕(1
‑
1)与头枕气袋B(1
‑
5)共同支撑乘员头部，有效抑制头部的向后运动；若乘员头部超出头枕的左表面，则ECU(23)根据碰撞速度，控制供气装置A(1
‑
18)向头枕气袋C(1
‑
6)中充入空气，此时头枕气袋C由折叠状态变为膨胀状态，膨胀的头枕气袋C向左冲出头枕的左表面，此后头枕气袋C左端的磁铁B(1
‑
11)与B柱磁铁(1
‑
13)相互吸合，从而头枕与头枕气袋C(1
‑
6)共同支撑乘员头部，有效抑制头部的向后运动。最终最大程度地避免或减轻乘员的颈部伤害；(6)正面碰撞或追尾碰撞结束后，关闭多功能智能座椅装置。7.根据权利要求6所述的多功能智能单人座椅装置的控制方法，其特征在于，步骤(4)中，坐垫气袋(1
‑
9)的泄气速率、泄气量，头枕气袋A(1
‑
4)的充气速率、充气量与正面碰撞速度相关，其对应关系由试验或仿真获得；步骤(5)中，头枕气袋B(1
‑
5)的充气量与追尾碰撞速度，头枕高度相关，其对应关系由试验或仿真获得；头枕气袋C(1
‑
6)的充气量与追尾碰撞速度相关，其对应关系由试验或仿真获得；上靠背气袋的泄气速率、泄气量，下靠背气袋的充气速率、充气量与追尾碰撞速度相关，其对应关系由试验或仿真获得。8.多功能智能三人座椅装置，其特征在于，包括左侧座椅骨架(2
‑
1)、中间座椅骨架(2
‑
2)、右侧座椅骨架(2
‑
3)、套筒A(2
‑
4)、套筒B(2
‑
5)、套筒C(2
‑
6)、套筒D(2
‑
7)、凸台(2
‑
8)、转动轴A(2
‑
9)、传动轴(2
‑
10)、转动轴B(2
‑
11)、锥齿轮A(2
‑
12)、锥齿轮B(2
‑
13)、锥齿轮C(2
‑
14)、锥齿轮D(2
‑
15)、连接件A(2
‑
16)、连接件B(2
‑
17)、平板(2
‑
18)、气袋(2
‑
19)、磁铁(2
‑
20)、车顶磁铁B(2
‑
21)、供气装置B(2
‑
22)、供气管道B(2
‑
23)、横向速度传感器(2
‑
24)、摄像...

【专利技术属性】
技术研发人员：洪亮，杜太平，昂元铉，刘鹏，刘刚，
申请(专利权)人：江苏大学，
类型：发明
国别省市：