自适应控制的汽车后排安全座椅及控制方法

摘要

本发明公开一种自适应控制的汽车后排安全座椅及控制方法，座椅身能绕转轴前后转动，座椅架下部设在滑槽内且能在滑槽内向前移动，滑槽侧部装有电磁阀，电磁阀的铁芯能伸入座椅架侧面的孔中阻止座椅架向前移动；在左右两侧的座椅架后部之间固定连接一个不与滑槽接触的固定板，固定板的中间固定连接前后布置的爆炸气缸，爆炸气缸前端通过气缸推杆铰接拉杆下端，拉杆上端铰接座椅身后方的底面，拉杆是具有伸缩量的能伸缩杆；座椅的底面前方通过前部销座铰接顶杆上端，顶杆下端通过底板销座铰接底板销座上，初始状态时顶杆由后上方向前下方倾斜，且顶杆在受到超过预定强度的拉力时能断裂，根据汽车加速度的变化自动切换保护状态。

权利要求

1.一种自适应控制的汽车后排安全座椅，包括座椅身（1）和座椅架（2），座椅身（1）左右两侧各通过一个转轴（1a）连接一个座椅架（2）上部，座椅身（1）能绕转轴（1a）前后转动，座椅架（2）下部设在滑槽（4）内且能在滑槽（4）内向前移动，滑槽（4）侧部装有电磁阀（6），电磁阀（6）的铁芯能伸入座椅架（2）侧面的孔中阻止座椅架（2）向前移动；在左右两侧的座椅架（2）后部之间固定连接一个不与滑槽（4）接触的固定板（7），固定板（7）的中间固定连接前后布置的爆炸气缸（8），爆炸气缸（8）前端通过气缸推杆（8a）铰接拉杆（10）下端，拉杆（10）上端铰接座椅身（1）后方的底面，拉杆（10）是具有伸缩量的能伸缩杆；座椅（1）的底面前方通过前部销座（1b）铰接顶杆（9）上端，顶杆（9）下端铰接底板销座（11），底板销座（11）固定连接汽车底板，初始状态时顶杆（9）由后上方向前下方倾斜，且顶杆（9）在受到超过预定强度的拉力时能断裂，其特征是：所述的顶杆（9）由上顶杆（9a）与下顶杆（9b）组成，上顶杆（9a）下部为带有通孔的方形块，下顶杆（9b）上部为带有向上凸出螺柱的方形块，上顶杆（9a）与下顶杆（9b）通过方形块对齐接触，螺柱穿过通孔并通过薄螺母（12）固定连接，所述薄螺母（12）选用预定强度的螺母，在受到超过预定强度的拉力时能断裂；

所述的拉杆（10）由上拉杆（10a）与下拉杆（10b）组成，上拉杆（10a）的下端制有活塞，下拉杆（10b）的上端带有活塞缸，上拉杆（10a）的下端的活塞套在下拉杆（10b）的活塞缸中，活塞能沿着活塞缸移动使拉杆（10）能伸缩。

2.根据权利要求1所述自适应控制的汽车后排安全座椅，其特征是：座椅架（2）下部前端固定连接导杆（3）后端，导杆（3）前端与滑槽（4）前部之间设置弹簧（5），弹簧（5）前后两端分别与滑槽（4）和座椅架（2）相接触。

3.一种如权利要求1所述自适应控制的汽车后排安全座椅的自适应控制方法，其特征是包括以下步骤：

A、当汽车进行正常制动，电磁阀（6）不通电，卡在座椅架（2）中，座椅身（1）在乘客重力的作用下绕转轴（1a）转动时被顶杆（9）作用而无法移动，保持初始的稳定状态；

B、当汽车在紧急制动但未发生碰撞时，电磁阀（6）通电以释放座椅架（2），乘客通过安全带带动座椅身（1）在滑槽（4）内向前推动座椅架（2），爆炸气缸（8）、固定板（7）与拉杆（10）一起向前运动，顶杆（9）绕底板销座（11）旋转至垂直状态，向上顶起座椅身（1），座椅身（1）绕转轴（1a）旋转，拉杆（10）整体缩短，座椅身（1）前部与汽车底板间的夹角增大至安全角度，保护乘客；

C、当汽车发生碰撞时，爆炸气缸（8）接受到安全气囊张开的信号而爆炸，气缸推杆（8a）向前推出带动拉杆（10）下部向前移动，拉杆（10）整体一边伸长一边转动，拉动座椅身（1）绕转轴（1a）转动，座椅身（1）的前端向上，前部销座（1b）向上拉动顶杆（9），顶杆（9）受到向上的超过预定强度的拉力而断裂，在拉杆（10）的拉力作用下座椅身（1）向上整体转动，与汽车底板间的夹角增大至安全角度，保护乘客。

说明书

自适应控制的汽车后排安全座椅及控制方法

技术领域

[0001] 本发明属于机动车座椅安全领域，特别是安装在车箱内的后排座椅，在机动车受到碰撞时能保护后排乘坐人员的安全。

背景技术

[0002] 近几年对汽车碰撞安全研究发现，在车辆紧急制动或碰撞时，增大汽车座椅坐垫与车底板间的夹角可对乘员的腹部及下肢起到保护与防下潜的作用，避免乘员受到二次伤害。对于汽车安全座椅，当前已有的解决方案中大多采用电机作为作动器，作动器在接受碰撞时加速度信号后能改变座椅的结构对乘客起到保护作用，但这些安全座椅的保护措施大多针对前排主驾驶员座椅的安全，对后排座椅的设计相对较少。在中国专利申请号为CN201420583523.9的文献提出了一种主动防下潜保护的安全座椅，该座椅利用气缸活塞机构推动坐垫的前部，使坐垫翻转一定角度，进而使汽车座椅的坐垫与车底板间的夹角增大从而起到保护作用，该气缸活塞机构采取气缸爆炸的力作为机构驱动力，虽比电机驱动更加迅捷，但活塞杆直接顶起座椅的力不易控制，存在活塞杆穿破坐垫直接撞击人员下肢而造成二次伤害的隐患，且该气缸活塞机构仅在汽车发生碰撞时起作用，在紧急制动等其他危险情况时并无保护作用，此外，该气缸活塞机构仅能有效工作一次，使用成本较高。中国专利申请号为CN200510122902.3的文献中提出了一种可重复使用的机动车碰撞安全座椅，该座椅安装在前后两个导轨内，在汽车发生碰撞时，座椅在乘员惯性力的作用下克服导轨内的弹簧沿导轨运动，从而使坐垫与汽车底板夹角增大减小乘员的伤害。该座椅为被动反应式机构，通过乘员与座椅本身的惯性力带动座椅翻转一定角度，但惯性力与乘客体重有关，体轻者或体重者均可能使翻转角度受到影响，致使座椅不能很好的发挥保护作用，同时由于弹簧的作用在各种制动情况均会引起坐垫一定角度的翻转，座椅的频繁晃动将影响乘客的乘坐时的舒适感。

发明内容

[0003] 针对以上问题，本发明设计了一种自适应控制的汽车后排安全座椅以及自适应控制方法，可在汽车行驶过程中针对不同程度的紧急情况匹配相应的驱动控制，达到及时有效安全防护的目的，并且座椅可在起到快速有效的保护作用的同时注重座椅的舒适性并具备重复使用的性能。

[0004] 本发明自适应控制的汽车后排安全座椅提供的实现方案为：包括座椅身和座椅架，座椅身左右两侧各通过一个转轴连接一个座椅架上部，座椅身能绕转轴前后转动，座椅架下部设在滑槽内且能在滑槽内向前移动，滑槽侧部装有电磁阀，电磁阀的铁芯能伸入座椅架侧面的孔中阻止座椅架向前移动；在左右两侧的座椅架后部之间固定连接一个不与滑槽接触的固定板，固定板的中间固定连接前后布置的爆炸气缸，爆炸气缸前端通过气缸推杆铰接拉杆下端，拉杆上端铰接座椅身后方的底面，拉杆是具有伸缩量的能伸缩杆；座椅的底面前方通过前部销座铰接顶杆上端，顶杆下端铰接底板销座上，底板销座固定连接在汽车底板上，初始状态时顶杆由后上方向前下方倾斜，且顶杆在受到超过预定强度的拉力时能断裂，所述的顶杆由上顶杆与下顶杆组成，上顶杆下部为带有通孔的方形块，下顶杆上部为带有向上凸出螺柱的方形块，上顶杆与下顶杆通过方形块对齐接触，螺柱穿过通孔并通过薄螺母固定连接，所述薄螺母选用预定强度的螺母，在受到超过预定强度的拉力时能断裂；所述的拉杆由上拉杆与下拉杆组成，上拉杆的下端制有活塞，下拉杆的上端带有活塞缸，上拉杆的下端的活塞套在下拉杆的活塞缸中，活塞能沿着活塞缸移动使拉杆能伸缩。

[0005] 所述汽车后排安全座椅的控制方法提供的实现方案为包括以下步骤：

[0006] A、当汽车进行正常制动，电磁阀不通电，卡在座椅架中，座椅身在乘客重力的作用下绕转轴转动时被顶杆作用而无法移动，保持初始的稳定状态；

[0007] B、当汽车在紧急制动但未发生碰撞时，电磁阀通电以释放座椅架，乘客通过安全带带动座椅身在滑槽内向前推动座椅架，爆炸气缸、固定板与拉杆一起向前运动，顶杆绕底板销座旋转至垂直状态，向上顶起座椅身，座椅身绕转轴旋转，拉杆整体缩短，座椅身前部与汽车底板间的夹角增大至安全角度，保护乘客；

[0008] C、当汽车发生碰撞时，爆炸气缸接受到安全气囊张开的信号而爆炸，气缸推杆向前推出带动拉杆下部向前移动，拉杆整体一边伸长一边转动，拉动座椅身绕转轴转动，座椅身的前端向上，前部销座向上拉动顶杆，顶杆受到向上的超过预定强度的拉力而断裂，在拉杆的拉力作用下座椅身向上整体转动，与汽车底板间的夹角增大至安全角度，保护乘客。

[0009] 本发明的有益效果是：

[0010] 1、本发明汽车后排安全座椅采用气体爆炸力驱动的主动控制方式，相对于一般的电机驱动式安全座椅装置的作动方式更加迅捷，且采用拉动方式避免了爆炸时气缸推杆顶穿坐垫从而对乘客造成二次伤害的威胁。

[0011] 2、本发明汽车后排安全座椅相对于一般的座椅装置采用了半主动控制方式，既克服了全主动式安全座椅需要大量作动器供能的缺陷，且相对于全被动式安全座椅更具有可控性，在确保安全的同时减少对座椅舒适性的影响。

[0012] 3、本发明汽车后排安全座椅是一种能匹配汽车加速度变化的安全座椅，相对于一般的碰撞安全座椅，具有根据汽车加速度的变化自动切换保护状态的特性，以匹配汽车在不同紧急状况下，采取针对性的驱动方式及时有效的保护人体的安全。

[0013] 4、本发明通过控制连杆系来增大汽车座椅的坐垫与车底板间的夹角，起到保护乘客的作用，针对不同的制动及碰撞等紧急情况切换相应的控制机构进行安全防护，座椅有主动与半主动等两种控制形态以应对不同汽车车况对乘客造成的影响，具有自动适应的功能，既保证乘客安全的同时兼顾了座椅的舒适性，且具有结构简单、反应迅捷以及实用性强等优点。

附图说明

[0014] 图1是本发明一种自适应控制的汽车后排安全座椅的轴测图；

[0015] 图2为图1 的仰视轴测图；

[0016] 图3为图2中座椅架2、滑槽4与固定板7等部件的放大的结构分解图；

[0017] 图4为图2中顶杆9的放大的结构分解图；

[0018] 图5为图2中爆炸气缸8和拉杆10放大的结构分解图；

[0019] 图6为图1中撤除滑槽4后座椅在初始状态时的右侧视图；

[0020] 图7为图6中座椅在半主动控制保护时的效果示意图；

[0021] 图8为图6中座椅在主动控制保护时的效果示意图。

[0022] 图中：1.座椅身；1a.转轴；1b.前部销座；1c.后部销座；2.座椅架；3.导杆；4.滑槽；5.弹簧；6.电磁阀；7.固定板；8.爆炸气缸；8a.气缸推杆；9.顶杆；9a.上顶杆；9b.下顶杆；
10.拉杆；10a.上拉杆；10b.下拉杆；11.底板销座；12.薄螺母。

具体实施方式

[0023] 参见图1、图2，座椅身1的左右两侧各通过一个转轴1a连接于座椅架2的上部，转轴1a的中心轴沿左右方向布置，左右两侧的两个座椅架2均垂直布置，座椅身1可绕转轴1a在两个座椅架2上前后转动。

[0024] 参见图2、图3，座椅身1承担乘坐人员的重量，座椅架2支撑座椅身1与人体的重量且参与座椅身1半主动保护控制时的运动。座椅架2下部安装在滑槽4内，座椅架2下部与滑槽4前部之间有一段空隙，用于安装导杆3和弹簧5。座椅架2下部前端与滑槽4前端之间连接导杆3和弹簧5，导杆3和弹簧5均前后方向布置，座椅架2下部前端固定连接导杆3后端，导杆3前端与滑槽4前部之间设置弹簧5，弹簧5前后两端分别与滑槽4和座椅架2相接触。这样，座椅架2可沿导杆3在滑槽4内向前移动。

[0025] 在滑槽4侧部安装有电磁阀6，电磁阀6的铁芯能伸入滑槽4内卡在座椅架2侧面的孔中，阻止座椅架2向前移动。当接通电磁阀6时，铁芯将被吸入电磁阀6阀体内，从座椅架2侧面的孔中退出，不再阻碍座椅架2的移动。电磁阀6是汽车半主动保护控制的开关。

[0026] 两个座椅架2后部之间通过螺栓固定有固定板7，固定板7不与滑槽4表面接触。在固定板7的中间位置固定连接爆炸气缸8，爆炸气缸8由气体爆炸力驱动爆炸，爆炸气缸8前后布置，爆炸气缸8后部通过法兰盘固定在固定板7上，且爆炸气缸8能与座椅架2一起向前运动。爆炸气缸8前端通过拉杆10能转动地铰接后部销座1c，后部销座1c固定在座椅身1后方的底面上。

[0027] 参见图2和图4，在座椅1的底面前方安装顶杆9，顶杆9由上顶杆9a与下顶杆9b组成，上顶杆9a的上端有销孔，下部为制有方形块的连杆，方形块上带有通孔。上顶杆9a的上端与前部销座1b铰接、下端与下顶杆9b安装在一起，前部销座1b固定在座椅身1的底面上。下顶杆9b为下部制有销孔且上部带有方形块的连杆，其方形块上有向上凸出的螺柱，下顶杆9b能转动铰接安装在底板销座11上，底板销座11固定在汽车底板上。上顶杆9a与下顶杆
9b所带的两个方形块对齐接触，下顶杆9b上的螺柱穿过上顶杆9a的通孔并通过薄螺母12将两者固定连接在一起，使上顶杆9a和下顶杆9b之间通过螺柱螺母固接，连接好后的顶杆9为不可伸缩的整体。顶杆9初始状态时与汽车底面呈一定的角度，且可绕安装在汽车底板上的底板销座11转动。前部销座1b位于底板销座11的后上方，使顶杆9由后上方向前下方倾斜一定角度。连接顶杆9所选用的薄螺母12预定的强度有限，薄螺母12选用预定强度的螺母，在受到超过预定强度的拉力时能断裂。主动控制保护中顶杆9受到较大的拉力而超过薄螺母
12预定的强度时，薄螺母12则断裂脱落使上顶杆9a与下顶杆9b分离，也就是在顶杆9在受到超过预定强度的拉力能从中间断裂，之后更换薄螺母12即可使顶杆9重复工作。顶杆9参与半主动控制与主动控制机构的运动。

[0028] 参见图2和图5，拉杆10是具有一定伸缩量的能伸缩杆，安装在座椅身1下部的后方，拉杆10由上拉杆10a与下拉杆10b组成，由爆炸气缸8驱动进行主动安全防护。上拉杆10a为上端带有销孔，下端制有活塞的杆件，下拉杆10b为下端制有销孔且上端带有活塞缸的连杆。上拉杆10a的上端通过销轴铰接在后部销座1c上，下端的活塞套在下拉杆10b的活塞缸中，活塞可沿着活塞缸移动一段距离使下拉杆10b与上拉杆10a之间有一定的伸缩量。爆炸气缸8的前部是气缸推杆8a，下拉杆10b的下部与气缸推杆8a铰接，可由气缸推杆8a带动向前移动。拉杆10在主动保护控制中启动，爆炸气缸8接受到安全气囊的爆炸信号同步引爆，产生的爆炸推力经过拉杆10系使座椅1前部抬起一定角度起到保护乘客的作用。

[0029] 针对不同行车紧急情况，本发明能自适应调节三种控制状态：

[0030] 控制状态一：座椅身1保持固定状态。在汽车进行正常制动或发生较小加速度变化时，此时应保持座椅身1稳定避免产生晃动，以保持较好的乘坐舒适感。参见图2和图6，电磁阀6不通电，此时电磁阀6的铁芯卡在座椅架2中，使座椅架2无法前后方向移动。由于座椅身1前部与不可伸缩的顶杆9铰接，座椅身1在乘客重力的作用下绕转轴1a转动时被前端的顶杆9抵住而无法移动，保持初始的稳定状态，防止座椅身1产生翻转或晃动而影响座椅身1乘坐的舒适感。

[0031] 控制状态二：座椅1身向前移动被顶杆9顶起引起翻转的半主动保护状态。当汽车在紧急制动但未发生碰撞时，加速度变化较大，此时应对乘客进行适当的保护，座椅身1启动半主动控制，使座椅身1前部向上翻转从而保护乘客，预设座椅身1翻转至角度A时可起到保护作用。参见图3，此时电磁阀6接受加速度变化信号通电，铁芯吸入滑槽4侧壁内，铁芯不再卡住座椅架2，通过电磁阀6释放座椅架2，座椅架2可在滑槽4内向前移动。参见图6、图7，当汽车紧急制动时，后排乘客与座椅身1受到较大的惯性力，在前后平面内，乘客通过安全带带动座椅身1在惯性力的作用下向前推动座椅架2，座椅架2在滑槽4内压缩弹簧5向前移动，上顶杆9a的上端随前部销座1b向前移动，顶杆9整体绕底板销座11旋转至垂直状态，顶杆9上端向前摆动的同时向上顶起座椅身1，使座椅身1绕转轴1a逆时针旋转，从而使座椅身1前部与汽车底板的夹角增大至安全角度A，对乘客起到保护的作用。参见图2、图7，在半主动保护控制过程中，爆炸气缸8、固定板7与拉杆10随座椅架2一起向前运动，在座椅身1逆时针转动的同时上拉杆10a随座椅身1后部在下拉杆10b内向下滑动，拉杆10整体缩短一定距离以免顶住座椅身1后部阻碍其转动。半主动控制保护根据加速度变化接通电磁阀6使座椅在惯性力的作用下运动，当制动结束后座椅架2在弹簧5的弹力推动下向后移动回复至起始位置，座椅身1也恢复至水平状态，机构的半主动保护功能可重复工作，在汽车紧急制动时提供相应的保护。

[0032] 控制状态三：爆炸气缸8引爆产生拉力使拉杆10拉动座椅身1翻转的主动保护状态。当汽车发生碰撞时，直接启动主动保护控制，主动保护时，接收来自安全气囊的信号而启动，此时座椅身1需更迅捷的主动控制使座椅身1前部在极短时间内向上翻转至安全角度A，防止乘客潜滑及减少胯部收到的伤害。参见图1和图8，爆炸气缸8接受到安全气囊张开的信号使爆炸气缸8内的气体发生器爆炸，产生巨大的爆炸力进一步使气缸推杆8a向前推出，气缸推杆8a带动下拉杆10b的下部向前移动，下拉杆10b带动上拉杆10a一起沿着后部销座1c逆时针转动，此时拉杆10整体一边伸长一边转动，当上拉杆10a的活塞顶住下拉杆10b气缸的顶部时，拉杆10整体不再伸长且拉动座椅身1绕转轴1a逆时针转动，座椅身1的前端向上翘起，使前部销座1b向上拉动顶杆9，顶杆9受到向上超过预定强度的的巨大的拉力使薄螺母12断裂，即顶杆9在中间断裂，上顶杆9a与下顶杆9b分离，座椅身1前端不再受到顶杆9拉力的阻碍，在拉杆10的拉力作用下向上整体逆时针转动使座椅身1前部与汽车底板间的夹角增大至安全角度A，从而起到保护乘客的作用。主动保护仅在汽车碰撞时启动，采取拉杆10拉动座椅的方式避免了爆炸时气缸推杆8a直接顶穿座椅身1从而对乘客造成二次伤害的威胁，主动保护工作过后更换薄螺母12与爆炸气缸8即可重新工作。