座椅椅垫刚度调节机构及座椅装置

1.本发明涉及汽车技术领域，特别是涉及一种座椅椅垫刚度调节机构及座椅装置。


背景技术：

2.在车辆正常行驶时，现有的汽车座椅椅垫无法满足乘员调节座椅椅垫刚度的需求。当车辆发生正面碰撞时，乘员因惯性作用身体容易瞬时向前移动，同时在安全带的约束下产生向前下方滑移的趋势，这种现象被称为“下潜”。一旦发生下潜的情况，腰部安全带会紧勒乘员的腰腹部，对盆腔、腹部甚至胸腔造成很大的伤害。现有通常在座椅下方设置防下潜杆，防下潜杆能够抵接于座椅的下表面，从而减少乘员下潜情况的发生。但是，防下潜杆为刚性结构，其直接抵接于座椅的下表面，在不同工况下，无法调节座椅防下潜的程度，即无法调节调节座椅的刚度，其中刚度是指座椅在受力时抵抗弹性变形的能力。
3.在各方面技术日益成熟的前提下，面向未来驾驶环境的碰撞预判功能不仅有机会实现，而且势在必行。在乘员保护领域，也就意味着通过感知和预判功能，自动驾驶系统了解车辆的行驶状态，预测可能发生碰撞的时刻。因此需要在适当的时刻通过该机构对座椅椅垫刚度进行调整，增强对乘员乘坐的舒适性和保护的针对性。


技术实现要素：

4.基于此，有必要针对调节座椅椅垫刚度的问题，提供一种座椅椅垫刚度调节机构。
5.一种座椅椅垫刚度调节机构，包括：
6.安装板，用于安装在座椅的下方；
7.转轴，转动连接于所述安装板；
8.凸轮，套设在所述转轴上，且所述凸轮用于贴合于所述座椅的下表面，所述转轴能够转动并带动所述凸轮同步转动，以使所述凸轮挤压所述下表面，调节所述座椅的防下潜程度。
9.在其中一个实施例中，还包括限位组件，所述限位组件用于使所述凸轮保持单向转动。
10.在其中一个实施例中，所述限位组件包括安装座、棘轮以及棘爪，所述安装座安装在所述安装板上，所述棘轮套设在所述转轴上，所述棘爪转动连接于所述安装座，所述棘爪能够相对于所述安装座摆动，使所述棘爪部分伸入至所述棘轮的齿槽内，以使所述棘轮单向转动。
11.在其中一个实施例中，所述限位组件还包括摇摆件和电磁铁，所述电磁铁固定在所述安装座上，所述摇摆件的一端转动连接于所述棘爪，另一端为自由端；
12.所述自由端具有第一状态和第二状态，所述电磁铁通电或者断电以使所述自由端在所述第一状态和所述第二状态之间切换，当处于所述第一状态时，所述自由端被所述电磁铁吸附，且朝向靠近所述电磁铁的方向运动，所述棘爪退出所述齿槽，所述棘轮能够双向转动，当处于所述第二状态时，所述自由端与所述电磁铁分离，且朝向远离所述电磁铁的方
向运动，所述棘爪伸入至伸入所述齿槽内，所述棘轮单向转动。
13.在其中一个实施例中，还包括第一连接块，所述转轴上设置有沿其轴向延伸的第一键槽，所述凸轮上设置有沿其轴向延伸的第二键槽，所述第一连接块的两端分别伸入所述第一键槽和所述第二键槽内，且与所述第一键槽和所述第二键槽过盈配合。
14.在其中一个实施例中，还包括轴承座和轴承，所述轴承座安装在所述安装板上，所述转轴通过所述轴承转动连接于所述轴承座。
15.在其中一个实施例中，还包括驱动源和传动组件，所述驱动源通过所述传动组件传动连接于所述转轴，所述驱动源用于提供动力供所述转轴转动。
16.在其中一个实施例中，所述传动组件包括第一链轮和第二链轮，所述第一链轮套设于所述驱动源的输出端，所述第二链轮套设在所述转轴上，且所述第二链轮通过链条与所述第一链轮传动连接。
17.在其中一个实施例中，所述安装板上设置有凹槽，所述凹槽用于供所述凸轮穿过。
18.本发明还提供了一种座椅装置，包括座椅和上述所述的座椅椅垫刚度调节机构，所述安装板连接于所述座椅，且位于所述座椅的下方，所述凸轮贴合于所述座椅的下表面。
19.本发明的有益效果：
20.上述座椅椅垫刚度调节机构，在座椅的下方安装安装板，在安装板上安装有转轴，在转轴上套设有凸轮，转轴能够转动，从而带动凸轮同步转动，凸轮的外周面能够贴合于座椅的下表面，当转轴带动凸轮同步转动时，凸轮能够挤压座椅的海绵，从而调节了座椅的防下潜的程度，调节了座椅的刚度，即调节了座椅在受力时抵抗弹性变形的能力。本发明提供的座椅椅垫刚度调节机构，通过凸轮转动从而挤压座椅，调节了座椅的刚度，对应不同的工况，凸轮转动特定的角度，调节对应的座椅的刚度，在防下潜的同时，不仅提高了乘员乘坐的舒适度，而且提高了座椅的安全性。
21.本发明还提供了一种座椅装置，包括座椅椅墊和上述的座椅椅垫刚度调节机构，安装板连接于座椅椅墊，且位于座椅椅墊的下方，凸轮贴合于座椅椅墊的下表面。将上述座椅椅垫刚度调节机构安装在座椅椅墊的下方，通过座椅椅垫刚度调节机构的凸轮挤压座椅椅墊的下表面，从而调节了座椅椅墊的防下潜程度，调节了座椅椅墊的刚度，调节了座椅椅墊在受力时抵抗弹性变形的能力。
附图说明
22.图1为本发明实施例提供的座椅椅垫刚度调节机构安装在座椅的下表面的结构示意图；
23.图2为本发明实施例提供的座椅椅垫刚度调节机构的第一视角的结构示意图；
24.图3为本发明实施例提供的座椅椅垫刚度调节机构的第二视角的结构示意图；
25.图4为本发明实施例提供的传动组件和驱动源连接的结构示意图；
26.图5为本发明实施例提供的限位组件的结构示意图；
27.图6为本发明实施例提供的防座椅装置配合自动驾驶系统调节座椅刚度的流程图。
28.图中：
29.100、安装板；110、凹槽；
30.200、转轴；210、第一键槽；
31.300、凸轮；
32.400、限位组件；410、安装座；420、棘轮；430、棘爪；440、摇摆件；441、第一摇摆臂；442、第二摇摆臂；443、第三摇摆臂；450、电磁铁；
33.500、轴承座；
34.600、驱动源；
35.700、传动组件；710、第一链轮；720、第二链轮；730、链条；
36.800、座椅。
具体实施方式
37.为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施方式做详细的说明。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明。但是本发明能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似改进，因此本发明不受下面公开的具体实施例的限制。
38.在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
39.此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。
40.在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
41.在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
42.需要说明的是，当元件被称为“固定于”或“设置于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“上”、“下”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的，并不表示是唯一的实施方式。
43.本发明实施例提供了一种座椅椅垫刚度调节机构，如图1至图3所示，座椅椅垫刚
度调节机构包括安装板100、转轴200以及凸轮300，安装板100用于安装在座椅椅垫800的下方；转轴200转动连接于安装板100；凸轮300套设在转轴200上，且凸轮300用于贴合于座椅椅垫800的下表面，转轴200能够转动并带动凸轮300同步转动，以使凸轮300挤压下表面，调节座椅椅垫800的防下潜程度。
44.上述座椅椅垫刚度调节机构，在座椅椅垫800的下方安装安装板100，在安装板100上安装有转轴200，在转轴200上套设有凸轮300，转轴200能够转动，从而带动凸轮300同步转动，凸轮300的外周面能够贴合于座椅椅垫800的下表面，当转轴200带动凸轮300同步转动时，凸轮300能够挤压座椅椅垫800的海绵，从而调节了座椅椅垫800的防下潜的程度，调节了座椅椅垫800的刚度，即调节了座椅椅垫800在受力时抵抗弹性变形的能力。本发明提供的座椅椅垫刚度调节机构，通过凸轮300转动从而挤压座椅椅垫800，调节了座椅椅垫800的刚度，对应不同的工况，凸轮300转动特定的角度，调节对应的座椅椅垫800的刚度，在防下潜的同时，不仅提高了乘员乘坐的舒适度，而且提高了座椅椅垫800的安全性。
45.可以理解的是，在不同工况下，根据需要调节的座椅椅垫800的防下潜程度，即需要调节的座椅椅垫800的刚度，凸轮300转动特定的角度，进而实现调节座椅椅垫800刚度的作用。
46.在一些实施例中，如图2至图4所示，防下潜装置还包括第一连接块，转轴200上设置有沿其轴向延伸的第一键槽210，凸轮300上设置有沿其轴向延伸的第二键槽，第一连接块的两端分别伸入第一键槽210和第二键槽内，且与第一键槽210和第二键槽过盈配合。通过设置第一连接块，将第一连接块的两端分别伸入至转轴200上的第一键槽210内，和凸轮300上的第二键槽内，从而连接转轴200和凸轮300，以使转轴200转动从而带动凸轮300转动。
47.在一些实施例中，在转轴200上设置有沿其轴向延伸的轴向凹槽，在凸轮300的外周面上沿其轴向设置有轴向凸起，轴向凸起卡接于轴向凹槽内，从而实现转轴200和凸轮300的连接，以使转轴200转动从而带动凸轮300转动。
48.在一些实施例中，防下潜装置还包括锁紧件，通过锁紧件连接转轴200和凸轮300，以实现转轴200和凸轮300的相对位置的固定，以使转轴200转动从而带动凸轮300转动，其中，锁紧件可以为螺丝或者螺钉。
49.在一些实实施例中，如图2至图4所示，防下潜装置还包括轴承座500和轴承，轴承座500安装在安装板100上，转轴200通过轴承转动连接于轴承座500。通过设置轴承座500和轴承，实现转轴200和安装板100的转动连接。将轴承座500安装在安装板100上，将轴承安装在轴承座500上，使轴承和轴承座500转动配合，将转轴200穿过轴承，且轴承和转轴200过盈配合，转轴200转动能够带动轴承转动，即转轴200和轴承能够相对于轴承座500转动。通过设置轴承座500不仅实现了实现转轴200和安装板100的转动连接，轴承座500还提供支撑力支撑转轴200。
50.具体地，如图3所示，轴承座500和轴承为一组转动组件，设置有两组转动组件，且两组转动组件沿转轴200的轴向间隔部分，且分布于转轴200的两端。
51.在一些实施例中，如图3和图4所示，座椅椅垫刚度调节机构还包括驱动源600和传动组件700，驱动源600通过传动组件700传动连接于转轴200，驱动源600用于提供动力供转轴200转动。通过设置驱动源600，驱动源600提供动力供转轴200转动，转轴200转动带动凸
轮300转动，从而挤压座椅椅垫800的下表面，调节了座椅椅垫800的防下潜程度，调节了座椅椅垫800的刚度，调节了座椅椅垫800在受力时抵抗弹性变形的能力。设置传动组件700将驱动源600提供的动力传输至转轴200供转轴200转动。
52.具体地，如图3和图4所示，传动组件700包括第一链轮710和第二链轮720，第一链轮710套设于驱动源600的输出端，第二链轮720套设在转轴200上，且第二链轮720通过链条730与第一链轮710传动连接。通过在驱动源600的输出端套设第一链轮710，在转轴200上套设第二链轮720，且将链条730套设在第一链轮710和第二链轮720上，驱动源600的输出端带动第一链轮710转动，第一链轮710通过链条730将动力传输至第二链轮720，从而带动第二链轮720转动，第二链轮720转动进而带动转轴200转动。
53.更具体地，防下潜装置还包括第二连接块，第二链轮720和转轴200过盈配合，且第二链轮720的内周面设置有沿其轴向延伸的第三键槽，第二连接块的两端分别伸入第一键槽210和第三键槽内，且与第一键槽210和第三键槽过盈配合。通过设置第二连接块，将第二连接块的两端分别伸入至转轴200上的第一键槽210内，和第二链轮720上的第三键槽内，从而连接转轴200和第二链轮720，以使第二链轮720转动从而带动转轴200转动。
54.需要说明的是，通过调节驱动源600的输出端的第一链轮710的转动角度以及第一链轮710和第二链轮720之间的减速比，从而调节转轴200的转动角度，进而调节凸轮300的转动角度。针对不同的工况，驱动源600驱动第一链轮710的转动角度不同，即可实现凸轮300的转动角度不同，即可实现凸轮300对座椅椅垫800的不同的挤压程度，即可实现座椅的不同的防下潜程度。
55.在一些实施例中，如图4所示，安装板100上设置有凹槽110，凹槽110用于供凸轮300穿过。在安装板100上开设凹槽110，凸轮300的部分能够穿过凹槽110向下伸出，减少了凸轮300和安装板100之间的摩擦，减小了凸轮300转动的阻力，提高了调节座椅椅垫800刚度的效果。
56.如果凸轮300顺时针转动一定时间，再逆时针转动一定时间，则此时凸轮300调节座椅椅垫800刚度的效果为零，为了解决这种问题，如图4和图5所示，座椅椅垫刚度调节机构还包括限位组件400，限位组件400用于使凸轮300保持单向转动。通过设置限位组件400，使凸轮300保持单向转动，提高调节座椅椅垫800刚度的效果。
57.具体地，如图4和图5所示，限位组件400包括安装座410、棘轮420以及棘爪430，安装座410安装在安装板100上，棘轮420套设在转轴200上，棘爪430转动连接于安装座410，棘爪430能够相对于安装座410摆动，使棘爪430部分伸入至棘轮420的齿槽内，以使棘轮420单向转动。通过设置棘轮420和棘爪430结构，将棘轮420套设在转轴200上，且转轴200和棘轮420过盈配合，转轴200转动带动棘轮420转动，棘爪430能够相对于安装座410摆动，使棘爪430部分伸入至棘轮420的齿槽内，从而使棘轮420只能单向方向转动，即使转轴200只能单向转动，即使凸轮300只能单向转动。棘轮420和棘爪430相互配合，从而使棘轮420保持单向转动属于公知常识，在此不多做赘述。
58.更具体地，如图4和图5所示，棘爪430的一端通过销轴转动连接于安装座410，棘爪430的另一端即可相对于安装座410摆动。其中，棘爪430的一端为棘爪430背离棘轮420的一侧，棘爪430的另一端为棘爪430靠近棘轮420的一侧。
59.具体地，如图4和图5所示，限位组件400还包括摇摆件440和电磁铁450，电磁铁450
固定在安装座410上，摇摆件440的一端转动连接于棘爪430，另一端为自由端；自由端具有第一状态和第二状态，电磁铁450通电或者断电以使自由端在第一状态和第二状态之间切换，当处于第一状态时，自由端被电磁铁450吸附，且朝向靠近电磁铁450的方向运动，棘爪430退出齿槽，棘轮420能够双向转动，当处于第二状态时，自由端与电磁铁450分离，且朝向远离电磁铁450的方向运动，棘爪430伸入至伸入齿槽内，棘轮420单向转动。通过设置摇摆件440和电磁铁450，当电磁铁450通电时，摇摆件440的自由端处于第一状态时，摇摆件440受电磁铁450产生的磁场吸引，向靠近电磁铁450的方向运动(即摇摆件440向如图5所示的上方运动)，从而拉动棘爪430靠近棘轮420的一侧，即棘爪430的另一端，从而使棘爪430的另一端从棘轮420的齿槽中退出，此时棘轮420和转轴200能够双向转动。当电磁铁450断电，摇摆件440的自由端处于第二状态，电磁铁450无法产生磁场，摇摆件440向远离电磁铁450的方向运动(即摇摆件440向如图5所示的下方运动)，从而推动棘爪430的另一端伸入至棘轮420的齿槽内，限制棘轮420的转动方向。
60.需要说明的是，当摇摆件440的自由端处于第一状态时，摇摆件440的自由端能够伸入至电磁铁450内，当摇摆件440的自由端处于第二状态时，摇摆件440的自由端能够完全退出至电磁铁450外。
61.具体地，如图5所示，摇摆件440包括第一摇摆臂441、第二摇摆臂442以及第三摇摆臂443，第二摇摆臂442的两端分别转动连接于第一摇摆臂441和第三摇摆臂443，第三摇摆臂443背离第二摇摆臂442的一端转动连接于棘爪430，第一摇摆臂441背离第二摇摆臂442的一端为自由端，自由端能够受电磁铁450产生的磁场吸引从而向上运动(如图5所示的上下方向)。
62.本发明实施例还提供了一种座椅装置，如图1所示，包括座椅椅垫800和上述的座椅椅垫刚度调节机构，安装板100连接于座椅椅垫800，且位于座椅椅垫800的下方，凸轮300贴合于座椅椅垫800的下表面。将上述座椅椅垫刚度调节机构安装在座椅椅垫800的下方，通过座椅椅垫刚度调节机构的凸轮300挤压座椅椅垫800的下表面，从而调节了座椅椅垫800的防下潜程度，调节了座椅椅垫800的刚度，调节了座椅椅垫800在受力时抵抗弹性变形的能力。
63.本发明提供的座椅装置还可以与汽车的自动驾驶系统和自我感知和风险预判系统相联系应用。通过自动驾驶系统和自我感知和风险预判系统感知，自动驾驶车辆将会有一套可以精准可靠的自主感知、判断和决策系统。自动驾驶系统可以了解车辆的行驶状态，在碰撞前可以预测1到2秒后发生的不可避免的碰撞。于是，可以在碰撞前的1到2秒对乘员碰撞保护。具体工作流程图如图6所示如下：
64.限位组件400的棘轮420与棘爪430在常规工况下保持锁止，仅可以允许凸轮300单向转动。在乘员入座后，棘轮420和棘爪430在电磁铁450的控制下解除锁止，然后由乘员或者算法进行舒适性调整，调整完毕之后恢复锁止，车辆开始行驶。
65.在车辆行驶过程中，如果检测到险态工况，自动驾驶系统能够发出碰撞预警信号，然后进行行车风险判断。如果系统判定为高风险，算法将会计算出碰撞时最优的座椅椅垫800的椅垫刚度，然后控制驱动源600工作，通过传动组件700带动转轴200进行转动。转轴200转动时，通过第一键槽210，使得棘轮420和凸轮300共同转动。凸轮300旋转使得座椅椅垫800的椅垫海绵被压缩，从而调节了座椅椅垫800的防下潜程度，调节了座椅椅垫800的椅
垫刚度。由于棘轮420和棘爪430的作用，凸轮300仅可以单向转动。在部分工况下，汽车发生碰撞时凸轮300还未旋转到位，此时无论凸轮300旋转到什么位置，都可以及时锁止，避免强大的碰撞冲击力导致凸轮300逆转，从而失去保护效果。
66.如果碰撞未发生，则自动驾驶系统会持续判断安全范围，如果当前位置安全，则电磁铁450通过摇摆件440带动棘爪430解除锁止，座椅椅垫800复原，直到行程结束、乘员离座。
67.以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
68.以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。