CN104210397A - 一种汽车主动座椅 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种汽车主动座椅，利用可充放气式气囊代替普通座椅上的坐垫。首先通过空气压缩机将压缩的空气储存在蓄能器中；在汽车行驶过程中，根据车身垂直加速度的变化，控制电磁阀的导通与闭合，以对座椅不断进行充放气，改变坐垫的阻尼，提高乘坐舒适性，同时，可根据乘员的不同坐姿，均匀分布气囊内部气体的压力，以满足不同乘员的要求。

Description

一种汽车主动座椅

技术领域

本发明涉及一种汽车主动座椅，用于提高汽车在不同行驶路面上的乘坐舒适性。 

背景技术

当汽车行驶在颠簸路面时，乘员会因汽车长时间的在垂直方向的振动而不适。根据我国《人体承受全身振动评价——第一部分：一般要求》公布的数据显示，人体在垂直方向振动时，最敏感的频率范围为4~12.5Hz，即汽车在垂直方向振动的频率直接影响乘员的乘坐舒适性。 

随着现代社会的不断发展，汽车技术的不断进步，汽车的乘坐舒适性得到了大幅度的改善。其中，轮胎、悬架、座椅技术的发展为汽车的乘坐舒适性带来了最直观的感受。但需要说明的是，轮胎与悬架在改善舒适性的同时需要兼顾操作性与稳定性。降低轮胎的气压，可以减小轮胎的垂直刚度，提高舒适性，但会影响其使用寿命；降低悬架刚度，提高其阻尼，亦可以提高乘坐舒适性，但却影响了汽车了操作性与制动时的稳定性，为汽车的安全性带来了隐患。 

座椅作为与人体直接接触的部件，在汽车行驶过程中，其减振性能将直接影响汽车的乘坐舒适性，并最能反映乘员的感受；而改变座椅的性能并不会影响到汽车其它的使用性能。而目前汽车所使用的座椅，其阻尼是一定的，并不能随道路激励的改变而发生变化，故其减振性能是有限的，不能满足不同路面及不同乘员的要求。 

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：采用可充气式坐垫气囊，根据汽车行驶过程车身垂直加速度的变化对气囊进行充放气，以实时改变坐垫的阻尼，提高座椅的减振性能，改善汽车的乘坐舒适性。 

本发明解决该技术问题所采用的技术方案是：该主动座椅由坐垫气囊、压力传感器、加速度传感器、电子控制单元、空气压缩机、空气处理装置、电磁阀A、电磁阀B、电磁阀C、蓄能器、气体压力传感器a、气体压力传感器b、节流阀、单向阀组成； 

所述空气压缩机内部装有电磁离合器，由电子控制单元控制其结合；电磁离合器的输出端经空气管路与空气处理装置连接，空气处理装置出气口通过输气管路经电磁阀A与蓄能器连接；蓄能器通过输气管路经节流阀、单向阀a、电磁阀B与坐垫气囊的进气口连接；坐垫气囊的出气口通过输气管路经电磁阀C、单向阀b与空气处理装置进气口连接，空气处理装置将压缩气体排入大气；

所述加速度传感器设于座椅下，实时测量车身垂直加速度的大小；

所述蓄能器内部气体的初始压力为P_x，P_x值由安装在出气管路的气体压力传感器a测定；

所述坐垫气囊内部气体的初始压力为P_z，P_z值由安装在出气管路的气体压力传感器b测定；

所述电子控制单元的输入端接收加速度传感器、压力传感器、气体压力传感器a和气体压力传感器b的信号；电子控制单元的输出端分别与空气压缩机、电磁阀A、电磁阀B和电磁阀C相连。

初始状态下，压力传感器测量乘员对坐垫的压力P_y，并与P_z比较，将比较结果实时传给电子控制单元；当P_y>P_z时，电子控制单元控制电磁阀B导通，蓄能器向坐垫气囊充气，当P_y=P_z时，电子控制单元控制电磁阀B关闭，蓄能器停止向坐垫气囊充气；当P_y<P_z时，，电子控制单元控制控制电磁阀C导通，坐垫气囊向空气处理装置放气。 

所述蓄能器工作时内部的气体压力由气体压力传感器a测定，并将此测量值实时传给电子控制单元，在其所测得的值小于0.5 P_x时，电子控制单元电磁阀A导通，并同时控制空气压缩机工作，向蓄能器内充气。 

所述气囊有两个气室，气室之间装有通气阀门，使乘员在不同坐姿下压力均匀分布。 

本技术具有如下优点：（1）对于不同体重的乘员，可自动调整坐垫气囊内部压力，并可根据乘员的不同坐姿，自动调节压力分布；（2）汽车行驶过程中，坐垫气囊内部气压可调，即可根据不同路面状况实时改变坐垫阻尼，具有良好的减振性能；（3）提高座椅减振性能的同时不影响汽车其它的使用性能。 

附图说明

图1是本发明工作原理图。 

图2是坐垫气囊示意图。 

图3是本发明工作流程图。 

图中：1-坐垫气囊    2-压力传感器    3-加速度传感器    4-电子控制单元    5-空气压缩机    6-空气处理装置    7-电磁阀A    8-蓄能器    9-气体压力传感器a    10-节流阀    11-单向阀    12-电磁阀B    13-气体压力传感器b    14-电磁阀C    15-单向阀。 

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。 

空气压缩机5内部装有电磁离合器，由电子控制单元4控制其结合；输出端与空气处理装置6连接，空气处理装置6经电磁阀A7与蓄能器8连接；蓄能器8经节流阀10、单向阀11、电磁阀B12与坐垫气囊1的进气口连接；坐垫气囊1的出气口经电磁阀C14、单向阀15与空气处理装置6连接，将压缩气体排入大气； 

加速度传感器3安装在座椅下表面，以实时测量车身垂直加速度的大小；

蓄能器8内部气体的初始压力为P_x，其值由安装在出气管路的气体压力传感器a9测定；

坐垫气囊1内部气体的初始压力为P_z，其值由安装在出气管路的气体压力传感器b13测定；

电子控制单元4的输入端接收加速度传感器3、压力传感器2、气体压力传感器a9以及气体压力传感器b13的输入信号；输出端分别与空气压缩机5、电磁阀A7、电磁阀B12以及电磁阀C14相连；

初始状态下，压力传感器2测量乘员对坐垫的压力P_y，并与P_z比较，并将比较结果实时传给电子控制单元4；当P_y>P_z时，电子控制单元4控制电磁阀B12导通，蓄能器8向坐垫气囊1充气，并当P_y=P_z时，电子控制单元4控制电磁阀B12关闭，蓄能器8停止向坐垫气囊1充气；反之，以相同的方式控制电磁阀C14；

蓄能器8工作时内部的气体压力由气体压力传感器a9测定，并将此测量值实时传给电子控制单元4，在其所测得的值小于0.5 P_x时，电子控制单元4控制电磁阀A7导通，并同时控制空气压缩机5工作，向蓄能器8内充气，以保证有足够的压力向坐垫气囊1内充气；；

坐垫气囊1有两个气室，气室之间装有通气阀门，以保证乘员在不同坐姿下压力能够合理地分布。

下面结合附图对本发明具体实施过程作进一步说明。 

初始状态下，设定坐垫气囊内部压力为P_z，所有电磁阀关闭。当乘员坐上坐垫时，压力传感器测得人体对坐垫的压力为P_y，根据此值可得人体施加于坐垫的质量m=P_y/g。同时，电子控制单元接收P_z、P_y的输入值，并将两者进行比较，当P_y>P_z时，控制电磁阀B导通，由蓄能器向坐垫气囊充气，并当P_y=P_z时，控制电磁阀B关闭，蓄能器停止向坐垫气囊充气；反之，以相同的方式控制电磁阀C； 

蓄能器内部气体的初始压力为P_x，在蓄能器工作工程中，气体压力传感器实时测量蓄能器内部的气体压力，并将所测得的值传给电子控制单元，当此值小于0.5P_x时，电子控制单元控制空气压缩机内部的电磁离合器结合，空气压缩机工作，向蓄能器充气，以保证蓄能器有足够的压力向坐垫气囊内充气；

当汽车行驶在平直路面时，车身的垂直加速度一般位于（-0.2~0.2）m/s^2之间，此时对人体的影响很小，即汽车的乘坐舒适性不受影响；而当汽车行驶在颠簸路面时，车身的垂直加速度一般小于-0.5 m/s²或大于0.5m/s²，此时人体将受到较大影响，汽车的乘坐舒适性明显下降，本发明即以此加速度（±0.5m/s²）作为***阈值来判定坐垫气囊的工作时刻。

汽车行驶过程中，加速度传感器实时测量车身的垂直加速度a。根据压力传感器测得的人体对坐垫的压力P_y，得出人体施加于坐垫的质量m，进而可根据加速度的大小及方向实时控制坐垫气囊内部的气体压力，即通过控制电磁阀来达到对坐垫气囊的排放气，具体过程如下： 

当a<0.5m/s²时，***保持初始状态；

以加速度向下为正，则当a>0.5m/s²时，人体相对远离座椅，座椅所受压力减小，压力传感器所测得的值减小，此时电子控制单元控制电磁阀B导通，向坐垫气囊内充气，维持其原来的内部压力，进而使坐垫始终与人保持完全接触，即向坐垫气囊内部充入的气体所产生的压力应为；当a=0时，电磁阀B关闭；当a<-0.5 m/s²时，即座椅相对于人体向上运动，人体受到向上的压力，此时，电子控制单元控制电磁阀C导通，人体可依靠自身的压力将气囊内部的气体排入大气，从而减小汽车因振动而对人体产生的冲击，在a=0时，电磁阀C关闭。 

不断反复上述过程便可完成座椅的减振，提高乘员的乘坐舒适性，同时，坐垫气囊内部的两个气室可均匀分布内部气压，以提高乘员不同坐姿时的舒适性。 

最后需要说明的是，此气囊亦可应用到座椅的靠背及头枕上，在提高乘坐舒适性的同时也能提高汽车发生碰撞时的安全性，减少对乘员的伤害。 

Claims (4)

1.  一种汽车主动座椅，其特征在于：包括坐垫气囊（1）、压力传感器（2）、加速度传感器（3）、电子控制单元（4）、空气压缩机（5）、空气处理装置（6）、电磁阀A（7）、电磁阀B（12）、电磁阀C（14）、蓄能器（8）、气体压力传感器a（9）、气体压力传感器b（13）、节流阀（10）、单向阀a（11）和单向阀b（15）；

所述空气压缩机（5）内部装有电磁离合器，由电子控制单元（4）控制其结合；电磁离合器的输出端经空气管路与空气处理装置（6）连接，空气处理装置（6）出气口通过输气管路经电磁阀A（7）与蓄能器（8）连接；蓄能器（8）通过输气管路经节流阀（10）、单向阀a（11）、电磁阀B（12）与坐垫气囊（1）的进气口连接；坐垫气囊（1）的出气口通过输气管路经电磁阀C（14）、单向阀b（15）与空气处理装置（6）进气口连接，空气处理装置（6）将压缩气体排入大气；

所述加速度传感器（3）设于座椅下，实时测量车身垂直加速度的大小；

所述蓄能器（8）内部气体的初始压力为P_x，P_x值由安装在出气管路的气体压力传感器a（9）测定；

所述坐垫气囊（1）内部气体的初始压力为P_z，P_z值由安装在出气管路的气体压力传感器b（13）测定；

所述电子控制单元（4）的输入端接收加速度传感器（3）、压力传感器（2）、气体压力传感器a（9）和气体压力传感器b（13）的信号；电子控制单元（4）的输出端分别与空气压缩机（5）、电磁阀A（7）、电磁阀B（12）和电磁阀C（14）相连。

2.根据权利要求1所述的一种汽车主动座椅，其特征在于：初始状态下，压力传感器（2）测量乘员对坐垫的压力P_y，并与P_z比较，将比较结果实时传给电子控制单元（4）；当P_y>P_z时，电子控制单元（4）控制电磁阀B（12）导通，蓄能器（8）向坐垫气囊（1）充气，当P_y=P_z时，电子控制单元（4）控制电磁阀B（12）关闭，蓄能器（8）停止向坐垫气囊（1）充气；当P_y<P_z时，，电子控制单元（4）控制控制电磁阀C（14）导通，坐垫气囊（1）向空气处理装置（6）放气。

3.根据权利要求1所述的一种汽车主动座椅，其特征在于：所述蓄能器（8）工作时内部的气体压力由气体压力传感器a（9）测定，并将此测量值实时传给电子控制单元（4），在其所测得的值小于0.5 P_x时，电子控制单元（4）电磁阀A（7）导通，并同时控制空气压缩机（5）工作，向蓄能器（8）内充气。

4.根据权利要求1所述的一种汽车主动座椅，其特征在于：所述气囊（1）有两个气室，气室之间装有通气阀门，使乘员在不同坐姿下压力均匀分布。