基于安全带监督控制的客车座椅及其控制方法与流程

本发明涉及汽车被动安全的安全带保护领域，尤其是涉及一种基于安全带监督控制的客车座椅及其控制方法。

背景技术：

随着汽车行业和国家经济的快速发展，我国汽车保有量已跻身世界前列。客车与公交车已成为我国公路客运的主要交通工具，但是客车中乘客较多、质量和体积较大，质心较高，所以相较于中小型汽车，其稳定性较差且一旦发生碰撞会造成群死群伤的严重后果。安全带是减少伤害的重要被动保护措施，将在事故中减小二次碰撞的伤害。但因为佩戴安全带会降低乘坐舒适性，所以乘客往往不会自觉佩戴安全带。

为了解决上述问题，市场上已出现许多且种类繁多的安全带提醒装置。如沈志官发明的“一种检测客车状态的安全带报警装置及实现方法”（申请号201810463177.3），其通过对客车的行驶状态来判断是否需要通过语音报警方式提醒乘客佩戴安全带，避免在不必要的情况下报警，对乘客造成烦恼。但该装置在提醒未佩戴安全带乘客时还会影响到周围乘客，对乘坐环境带来不利影响，且无法有效保证乘客通过提醒可以自觉佩戴安全带，乘客可通过插扣作弊器避免提醒装置。

李坤等发明的“一种应用于安全带提醒装置的控制系统”（申请号201711059620），该发明通过压力传感器判断座椅上是否有乘客来避免误报警，同时通过无线传递模块将车内乘客安全带佩戴情况呈现在司机的显示屏上，通过司机和蜂鸣器提醒乘客佩戴安全带。但是该发明结构复杂，安装困难，同时没有考虑插扣作弊器，使得乘客可通过插扣作弊器逃避报警装置，且在司机的屏幕上显示佩戴情况会分散驾驶员的注意力，对车辆行驶安全造成影响。

李仲兴等人发明的“一种新型安全带提醒专制”（申请号201310162615.5），该发明通过卷收器传感器和插扣开关判断乘客是否佩戴安全带，避免乘客使用插扣作弊器逃避报警系统。但是，该发明的报警方式为蜂鸣器报警，容易对周围的乘客造成困扰。

汤方杰发明的“一种客车座椅靠背调节机构”（申请号201110096281.1），该发明设计了一种座椅靠背角度调节机构，可通过座椅旁的拉杆解锁调节机构，通过乘客的后仰改变座椅靠背的角度。但是，该发明没有考虑乘客起身时，座椅弹回时对乘客可能造成的伤害，具有一定的安全问题且结构体积较大，占用空间较大。

刘阳和尤百明发明的“一种客车用座椅”（申请号200910181712.7），该发明设计了一款座椅靠背角度调节机构，通过拉杆、弹簧和调节器等使乘客可自行调整靠背角度，满足乘客对舒适性的要求，同时设计了座椅位置调节机构，满足乘客更多的需求。但是，该发明结构较为复杂，成本较高，不利于推广。

综上所述，当前安全带提醒和监督装置主要通过语音报警和司机提醒来提示乘客佩戴安全带，但这些方式使乘客处于一种被动接受状态，不能有效确保使乘客自觉佩戴安全带，且会影响乘坐环境及安全驾驶。

技术实现要素：

本发明所要解决的技术问题是针对现有的客车安全带提醒装置中，结构复杂、影响乘坐环境舒适性、不能促进乘客主动佩戴安全带和提防插口作弊器等问题，提出了一种基于安全带监督控制的客车座椅及其控制方法，结构简单、可在不影响其他乘客的乘坐环境的情况下，促使乘客自觉佩戴安全带；设计了一种座椅调节装置，防止靠背复位对乘客造成伤害。

本发明为解决上述技术问题采用以下技术方案：

基于安全带监督控制的客车座椅，包含座椅本体、转角传感器、卷收器传感器、插扣传感器、电动插销、紧急按钮、调节模块、锁止模块、控制模块、电源模块和提示灯；

所述座椅本体包含底座、靠背、第一转轴、第一扭转弹簧和安全带；所述底座和第一转轴固连；所述靠背通过轴承和第一转轴相连，使得靠背能够相对底座自由转动；所述第一扭转弹簧套在第一转轴上，一端固定在第一转轴上、另一端和靠背固连，用于在使得靠背回到其相对底座的初始位置、即使得靠背复位回正；

所述转角传感器设置在所述第一转轴上，用于感应靠背和底座之间的夹角，并将其传递给所述控制模块；

所述卷收器传感器设置在所述安全带的复位弹簧处，用于感应安全带是否被拉动，并将其传递给所述控制模块；

所述插扣传感器设置在所述安全带的插扣内，用于感应安全带的插头是否插入安全带的插扣内，并将其传递给所述控制模块；

所述电动插销设置在所述安全带的插扣内，用于根据控制模块的命令对安全带的插扣进行锁止和松开，锁止时安全带插头无法从安全带插扣中抽出，松开时安全带插头能够从安全带插扣中抽出；

所述紧急按钮设置在驾驶室内，用于在按下时向控制模块发出解除所有锁定的指令；

所述调节模块包含拉杆、第二转轴、拉杆轴承、第二扭转弹簧、调节板、调节板轴承和固定板；

所述拉杆的中心设有通孔；所述第二转轴设置在底座侧面，一端和底座垂直固连，另一端通过所述拉杆轴承在拉杆的中心通孔处和拉杆固连，其中，拉杆轴承的内圈和第二转轴固连、外圈和拉杆中心通孔的内壁固连；

所述第二扭转弹簧套在第二转轴上、位于拉杆轴承和底座之间，且第二扭转弹簧的一端和所述第二转轴固连、另一端和拉杆固连，用于使得拉杆相对底座回到其初始位置、即使得拉杆复位回正；

所述固定板固定在靠背的侧面上；所述调节板通过调节板轴承设置在底座的侧面上，能够相对于底座进行偏心转动；所述调节板、固定板上设有相互配合的齿；所述调节板上设有滑槽、滑槽内设有能够沿滑槽自由滑动的滑块、且滑块和所述拉杆靠近靠背的一端铰接；当拉动拉杆时，拉杆通过滑块带动调节板进行偏心转动，使得调节板上的齿和固定板上的齿分开，靠背能够相对底座进行转动；当松开拉杆时，拉杆在第二扭转弹簧的作用下回正，使得调节板进行偏心转动回正、调节板上的齿和固定板上的齿啮合，靠背和底座锁死、不能相对转动；

所述锁止模块包含锁止杆、电磁铁和复位弹簧；

所述底座侧面在拉杆远离靠背一端的上方设有通孔，所述锁止杆设置在底座侧面的通孔内、能够沿着底座侧面的通孔伸出或缩入，且锁止杆采用金属制成；

所述复位弹簧、电磁铁均设置在底座内，其中，复位弹簧一端和底座固连，另一端和锁止杆固连；所述电磁铁和所述控制模块电气相连，用于根据控制模块的命令工作；当电磁铁工作时，产生吸力将锁止杆吸入底座侧面的通孔中，此时，复位弹簧被压缩，拉杆能够被拉动；当电磁铁停止工作时，复位弹簧使得锁止杆弹出底座侧面的通孔、使其位于拉杆远离靠背一端的上方，此时，拉杆被锁止杆挡住无法被拉动；

所述电源模块用于供电；

所述提示灯用于对乘客进行提示；

所述控制模块分别和转角传感器、卷收器传感器、插扣传感器、电动插销、紧急按钮、电磁铁、电源模块、提示灯电气相连，用于根据转角传感器、卷收器传感器、插扣传感器、紧急按钮传递的信息控制电动插销、电磁铁、提示灯工作。

作为本发明基于安全带监督控制的客车座椅进一步的优化方案，所述靠背和底座之间的初始夹角小于90°。

作为本发明基于安全带监督控制的客车座椅进一步的优化方案，所述靠背和底座之间的初始夹角为85°，促使乘客进行角度调整，同时又不影响乘客佩戴安全带的动作。

作为本发明基于安全带监督控制的客车座椅进一步的优化方案，所述靠背和底座之间设有缓冲气垫；

所述缓冲气垫采用弹性物质制成，其上设有出气口，用于在靠背和底座之间夹角小于预设的角度阈值时降低靠背复位回正时的动能；并在靠背和底座之间夹角大于等于预设的角度阈值时依靠自身的弹性自行吸气恢复。

本发明还公开了一种该基于安全带监督控制的客车座椅的控制方法，包含以下步骤：

步骤1），转角传感器、卷收器传感器、插扣传感器分别测得靠背和底座之间的夹角、安全带是否被拉动、安全带插头是否插入安全带插扣内，并将其传递给所述控制模块；

步骤2），如果安全带未被拉动、安全带插头插入安全带插扣内，控制模块控制指示灯闪烁，提醒乘客正确佩戴安全带；

步骤3），如果安全带被拉动且安全带插头插入安全带插扣内，控制模块控制电磁铁工作，使得锁止杆缩入底座侧面的通孔内，解除对拉杆的锁定；

步骤4），如果安全带未被拉动或安全带插头未插入安全带插扣内，控制模块控制电磁铁停止工作，使得锁止杆伸出底座侧面的通孔、拉杆无法被拉动；

步骤5），如果安全带被拉动、安全带插头插入安全带插扣内、且靠背和底座之间的夹角不等于靠背和底座之间的初始角度，控制模块控制电动插销锁止，使得安全带插头无法从安全带插扣中抽出；

步骤6），如果安全带被拉动、安全带插头插入安全带插扣内、且靠背和底座之间的夹角等于靠背和底座之间的初始角度，控制模块控制电动插销松开，使得安全带插头能够从安全带插扣中抽出；

步骤7），当紧急按钮被按下时，控制模块控制电动插销松开，使得安全带插头能够从安全带插扣中抽出。

本发明采用以上技术方案与现有技术相比，具有以下技术效果：

1.结构易于安装：工作可靠，占用空间小、易于安装、只要对已有的座椅上加以改进就可安装，可行性高。

2.提醒方式更有效：本专利在灯光提醒的基础上将佩戴安全带与乘坐舒适性相结合，乘客为了乘坐更加舒适，就必须佩戴安全带，将乘坐舒适性和佩戴安全带进行绑定。

3.具有监督功能：插扣作弊器无法在该发明中发挥作用。

4.灵活性较高：本发明会结合座椅的状态判断乘客是否可以打开安全带，既避免了乘客在行驶过程中为求舒适而解开安全带，同时又使乘客可以在需要的时候解开安全带，不影响乘客的正常活动。

5.安全性高：添加缓冲气垫，防止座椅复位时对乘客造成伤害；当发生碰撞等意外时，即使座椅结构变形无法恢复初始状态，也可通过司机的控制使乘客自行解开安全带逃生。

附图说明

图1是本发明的结构示意图；

图2是本发明控制方法的流程示意图。

图中，1-底座，2-靠背，3-拉杆，4-拉杆轴承，5-调节板，6-固定板，7-调节板轴承，8-调节板上的滑槽，9-调节板上滑槽内的滑块，10-锁止杆，11-安全带的插扣，12-提示灯，13-缓冲气垫。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的技术方案做进一步的详细说明：

本发明可以以许多不同的形式实现，而不应当认为限于这里所述的实施例。相反，提供这些实施例以便使本公开透彻且完整，并且将向本领域技术人员充分表达本发明的范围。在附图中，为了清楚起见放大了组件。

如图1所示，本发明公开了一种基于安全带监督控制的客车座椅，包含座椅本体、转角传感器、卷收器传感器、插扣传感器、电动插销、紧急按钮、调节模块、锁止模块、控制模块、电源模块和提示灯；

所述座椅本体包含底座、靠背、第一转轴、第一扭转弹簧和安全带；所述底座和第一转轴固连；所述靠背通过轴承和第一转轴相连，使得靠背能够相对底座自由转动；所述第一扭转弹簧套在第一转轴上，一端固定在第一转轴上、另一端和靠背固连，用于在使得靠背回到其相对底座的初始位置、即使得靠背复位回正；

所述转角传感器设置在所述第一转轴上，用于感应靠背和底座之间的夹角，并将其传递给所述控制模块；

所述卷收器传感器设置在所述安全带的复位弹簧处，用于感应安全带是否被拉动，并将其传递给所述控制模块；

所述插扣传感器设置在所述安全带的插扣内，用于感应安全带的插头是否插入安全带的插扣内，并将其传递给所述控制模块；

所述电动插销设置在所述安全带的插扣内，用于根据控制模块的命令对安全带的插扣进行锁止和松开，锁止时安全带插头无法从安全带插扣中抽出，松开时安全带插头能够从安全带插扣中抽出；

所述紧急按钮设置在驾驶室内，用于在按下时向控制模块发出解除所有锁定的指令；

所述调节模块包含拉杆、第二转轴、拉杆轴承、第二扭转弹簧、调节板、调节板轴承和固定板；

所述拉杆的中心设有通孔；所述第二转轴设置在底座侧面，一端和底座垂直固连，另一端通过所述拉杆轴承在拉杆的中心通孔处和拉杆固连，其中，拉杆轴承的内圈和第二转轴固连、外圈和拉杆中心通孔的内壁固连；

所述第二扭转弹簧套在第二转轴上、位于拉杆轴承和底座之间，且第二扭转弹簧的一端和所述第二转轴固连、另一端和拉杆固连，用于使得拉杆相对底座回到其初始位置、即使得拉杆复位回正；

所述固定板固定在靠背的侧面上；所述调节板通过调节板轴承设置在底座的侧面上，能够相对于底座进行偏心转动；所述调节板、固定板上设有相互配合的齿；所述调节板上设有滑槽、滑槽内设有能够沿滑槽自由滑动的滑块、且滑块和所述拉杆靠近靠背的一端铰接；当拉动拉杆时，拉杆通过滑块带动调节板进行偏心转动，使得调节板上的齿和固定板上的齿分开，靠背能够相对底座进行转动；当松开拉杆时，拉杆在第二扭转弹簧的作用下回正，使得调节板进行偏心转动回正、调节板上的齿和固定板上的齿啮合，靠背和底座锁死、不能相对转动；

所述锁止模块包含锁止杆、电磁铁和复位弹簧；

所述底座侧面在拉杆远离靠背一端的上方设有通孔，所述锁止杆设置在底座侧面的通孔内、能够沿着底座侧面的通孔伸出或缩入，且锁止杆采用金属制成；

所述复位弹簧、电磁铁均设置在底座内，其中，复位弹簧一端和底座固连，另一端和锁止杆固连；所述电磁铁和所述控制模块电气相连，用于根据控制模块的命令工作；当电磁铁工作时，产生吸力将锁止杆吸入底座侧面的通孔中，此时，复位弹簧被压缩，拉杆能够被拉动；当电磁铁停止工作时，复位弹簧使得锁止杆弹出底座侧面的通孔、使其位于拉杆远离靠背一端的上方，此时，拉杆被锁止杆挡住无法被拉动；

所述电源模块用于供电；

所述提示灯用于对乘客进行提示；

所述控制模块分别和转角传感器、卷收器传感器、插扣传感器、电动插销、紧急按钮、电磁铁、电源模块、提示灯电气相连，用于根据转角传感器、卷收器传感器、插扣传感器、紧急按钮传递的信息控制电动插销、电磁铁、提示灯工作。

所述靠背和底座之间的初始夹角小于90°，优先设置为85°，促使乘客进行角度调整，同时又不影响乘客佩戴安全带的动作。

所述靠背和底座之间设有缓冲气垫；所述缓冲气垫采用弹性物质制成，其上设有出气口，用于在靠背和底座之间夹角小于预设的角度阈值时降低靠背复位回正时的动能；并在靠背和底座之间夹角大于等于预设的角度阈值时依靠自身的弹性自行吸气恢复。

如图2所示，本发明还公开了一种该基于安全带监督控制的客车座椅的控制方法，包含以下步骤：

步骤1），转角传感器、卷收器传感器、插扣传感器分别测得靠背和底座之间的夹角、安全带是否被拉动、安全带插头是否插入安全带插扣内，并将其传递给所述控制模块；

步骤2），如果安全带未被拉动、安全带插头插入安全带插扣内，控制模块控制指示灯闪烁，提醒乘客正确佩戴安全带；

步骤3），如果安全带被拉动且安全带插头插入安全带插扣内，控制模块控制电磁铁工作，使得锁止杆缩入底座侧面的通孔内，解除对拉杆的锁定；

步骤4），如果安全带未被拉动或安全带插头未插入安全带插扣内，控制模块控制电磁铁停止工作，使得锁止杆伸出底座侧面的通孔、拉杆无法被拉动；

步骤5），如果安全带被拉动、安全带插头插入安全带插扣内、且靠背和底座之间的夹角不等于靠背和底座之间的初始角度，控制模块控制电动插销锁止，使得安全带插头无法从安全带插扣中抽出；

步骤6），如果安全带被拉动、安全带插头插入安全带插扣内、且靠背和底座之间的夹角等于靠背和底座之间的初始角度，控制模块控制电动插销松开，使得安全带插头能够从安全带插扣中抽出；

步骤7），当紧急按钮被按下时，控制模块控制电动插销松开，使得安全带插头能够从安全带插扣中抽出。

当乘客未正确佩戴安全带时，控制模块控制提示灯闪烁并使锁止杆处于伸出状态，限制座椅调节拉杆的转动。当判断乘客正确佩戴安全带后，控制模块解除锁止杆对座椅调节拉杆的约束。

靠背和底座之间的初始夹角为85°，促使乘客进行角度调整，同时又不影响乘客佩戴安全带的动作。

当乘客正确佩戴安全带且调整了靠背和底座之间的角度时，控制模块控制电动插销锁止，使得安全带插头无法从安全带插扣中抽出；而当乘客正确佩戴安全带且靠背和底座之间复位时，控制模块控制电动插销松开，使得安全带插头能够从安全带插扣中抽出。

乘客调整靠背和底座之间的角度时，拉动拉杆，克服拉杆复位弹簧的弹力，通过滑块带动调节板进行偏心转动，使得调节板上的齿和固定板上的齿分开，此时，靠背伴随乘客的后仰运动而绕底座转动；当松开拉杆时，拉杆在第二扭转弹簧的作用下回正，使得调节板进行偏心转动回正、调节板上的齿和固定板上的齿啮合，靠背和底座锁死、不能相对转动。

靠背在回正且靠背和底座之间夹角小于预设的角度阈值时，靠背挤压缓冲气垫，克服缓冲气垫的弹性，使其逐渐排气同时对靠背施加一个阻力，减缓靠背的复位速度，避免对乘客造成伤害，直至完全复位。缓冲气垫在靠背和底座之间夹角大于等于预设的角度阈值时依靠自身的弹性自行吸气恢复。

当遇到碰撞等意外，造成座椅变形，无法使座椅角度复位。司机按下紧急按钮，控制模块控制电动插销松开，使得安全带插头能够从安全带插扣中抽出，解除安全带锁死。乘客可自行解开安全带逃生。

本技术领域技术人员可以理解的是，除非另外定义，这里使用的所有术语（包括技术术语和科学术语）具有与本发明所属领域中的普通技术人员的一般理解相同的意义。还应该理解的是，诸如通用字典中定义的那些术语应该被理解为具有与现有技术的上下文中的意义一致的意义，并且除非像这里一样定义，不会用理想化或过于正式的含义来解释。

以上所述的具体实施方式，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施方式而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。