本發(fā)明屬于機(jī)動(dòng)車安全裝置中乘員保護(hù)領(lǐng)域，特別涉及一種在追尾碰撞中，保護(hù)乘員頸部安全的機(jī)動(dòng)車智能安全座椅及其控制方法。

背景技術(shù)：

機(jī)動(dòng)車座椅頭枕除了為乘員提供較好的乘坐舒適性外，它更重要的作用是為乘員頭部提供依托與向后限位。

在機(jī)動(dòng)車追尾碰撞中，成人乘員上身因碰撞慣性力作用向后移動(dòng)。若在此過程中，座椅頭枕相對(duì)于成人乘員頭部在水平方向、豎直方向上的空間位置不佳，例如在水平方向上，乘員頭后部與頭枕前表面間的水平距離較大時(shí)；或在豎直方向上，乘員頭頂超出頭枕上表面時(shí)；會(huì)導(dǎo)致乘員頭部向后位移量大于胸部向后位移量，很容易造成頸部“鞭打”傷害。

目前為降低在追尾碰撞中，成人乘員頸部“鞭打”傷害，李爾公司的機(jī)動(dòng)車安全研究者提出了主動(dòng)式頭枕的概念：1)在追尾碰撞發(fā)生時(shí)，乘員上身因碰撞慣性力作用向后移動(dòng)，該頭枕能夠利用乘員后背、腰部對(duì)靠背的壓力，向前上方運(yùn)動(dòng)，縮短乘員頭后部與頭枕前表面間的水平距離，快速托住頭部，減少頭部向后位移量；同時(shí)增加頭枕高度，最終降低頸部“鞭打”傷害。2)在追尾碰撞結(jié)束后，主動(dòng)式頭枕自動(dòng)復(fù)位。雖然主動(dòng)式頭枕能夠在一定程度上保護(hù)乘員頸部，但仍然存在以下不足：(1)在追尾碰撞發(fā)生時(shí)，主動(dòng)式頭枕才向前上方運(yùn)動(dòng)，反應(yīng)遲緩，對(duì)乘員頸部的保護(hù)效果不佳；(2)主動(dòng)式頭枕向前上方運(yùn)動(dòng)的行程有限，若追尾碰撞發(fā)生前，乘員頭后部與頭枕前表面間的水平距離十分大，或乘員頭頂遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出頭枕上表面時(shí)，主動(dòng)式頭枕對(duì)乘員頸部的保護(hù)效果會(huì)顯著降低。

同樣為降低在追尾碰撞中，成人乘員頸部“鞭打”傷害，沃爾沃汽車公司推出了WHIPS頭頸部保護(hù)座椅：在追尾碰撞發(fā)生時(shí)，該座椅的靠背先隨著乘員向后運(yùn)動(dòng)，再向后轉(zhuǎn)動(dòng)一定角度，從而緩沖碰撞對(duì)乘員頸部的沖擊力，顯著降低頸部“鞭打”傷害。然而WHIPS頭頸部保護(hù)座椅的缺點(diǎn)在于：變形后不能自動(dòng)復(fù)位。

IIWPG(國際保險(xiǎn)協(xié)會(huì)頸部傷害預(yù)防組)給出了頭枕相對(duì)成人乘員頭部空間位置的安全性評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)，用于評(píng)定頭枕避免成人乘員頸部“鞭打”傷害的能力。該標(biāo)準(zhǔn)指出：當(dāng)在水平方向上，頭枕前表面與成人乘員頭后部間的水平距離小于或等于4cm；同時(shí)在豎直方向上，頭枕上表面超出成人乘員頭頂時(shí)，頭枕避免頸部“鞭打”傷害的能力為“優(yōu)秀”等級(jí)，即能有效避免頸部“鞭打”傷害。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

為解決上述主動(dòng)式頭枕與WHIPS頭頸部保護(hù)座椅存在的不足，同時(shí)使頭枕能有效避免成人乘員頸部“鞭打”傷害，本發(fā)明提供了一種機(jī)動(dòng)車智能安全座椅及其控制方法。本發(fā)明技術(shù)方案包括如下：

一種機(jī)動(dòng)車智能安全座椅的控制方法，適用于一自動(dòng)調(diào)節(jié)座椅裝置，該座椅裝置包括頭枕、雷達(dá)測(cè)距器、紅外線探測(cè)器、頭枕傾角傳感器、伺服電機(jī)、靠背、靠背傾角傳感器、坐墊、坐墊壓力傳感器、行車傳感器以及控制器(簡(jiǎn)稱“ECU”)。

最上端為頭枕，頭枕為方形。在頭枕前表面中部開有一方形槽，所述雷達(dá)測(cè)距器整體固定嵌入此方形槽內(nèi)，雷達(dá)測(cè)距器的雷達(dá)發(fā)射口位于頭枕前表面幾何中心位置。在頭枕上表面，沿縱向方向開有一方形槽，所述紅外線探測(cè)器固定嵌入此方形槽內(nèi)，紅外線探測(cè)器的紅外線發(fā)射口位于頭枕前表面上邊緣中點(diǎn)處。所述頭枕傾角傳感器、伺服電機(jī)都安裝于頭枕內(nèi)部。所述雷達(dá)測(cè)距器、紅外線探測(cè)器、頭枕傾角傳感器、伺服電機(jī)均與ECU相連。

頭枕下方為靠背，所述靠背中安裝有靠背傾角傳感器，靠背底端前方連接有坐墊。所述坐墊壓力傳感器安裝于坐墊中。所述行車傳感器安裝在車輪軸上?？勘硟A角傳感器、坐墊壓力傳感器、行車傳感器均與ECU相連。本發(fā)明中行車傳感器采用車速傳感器。

本發(fā)明提出的機(jī)動(dòng)車智能安全座椅的控制方法，包括以下步驟：

(1)行車傳感器根據(jù)車輪轉(zhuǎn)動(dòng)，判斷機(jī)動(dòng)車是否開始行駛，若機(jī)動(dòng)車開始行駛，行車傳感器將行駛信號(hào)傳送至ECU；坐墊壓力傳感器測(cè)量乘員對(duì)坐墊的壓力，并傳送至ECU，ECU根據(jù)壓力值判斷乘員是否為成人乘員；當(dāng)ECU獲得行駛信號(hào)，并確認(rèn)乘員為成人乘員時(shí)，決定機(jī)動(dòng)車智能安全座椅開始工作。

(2)在機(jī)動(dòng)車行駛后，靠背傾角傳感器實(shí)時(shí)測(cè)量靠背橫向中心面與坐墊橫向中心面間的夾角A1，頭枕傾角傳感器實(shí)時(shí)測(cè)量頭枕前表面與機(jī)動(dòng)車向前行駛方向間的夾角A2，并將A1、A2傳送至ECU。當(dāng)A1處于70度至140度之間(即70度＜A1＜140度)，同時(shí)A2為銳角時(shí)，ECU啟動(dòng)伺服電機(jī)，伺服電機(jī)的輸出軸使頭枕繞其橫向中心軸向后轉(zhuǎn)動(dòng)，最終使A2變?yōu)橹苯?；?dāng)A1處于70度至140度之間，同時(shí)A2為鈍角時(shí)，ECU啟動(dòng)伺服電機(jī)，伺服電機(jī)的輸出軸使頭枕繞其橫向中心軸向前轉(zhuǎn)動(dòng)，最終使A2變?yōu)橹苯牵划?dāng)A1處于70度至140度之間，同時(shí)A2原本就為直角時(shí)，ECU不啟動(dòng)伺服電機(jī)，A2保持不變。此外當(dāng)A1≤70度，或A1≥140度時(shí)，ECU不啟動(dòng)伺服電機(jī)，A2保持不變。

(3)當(dāng)A1處于70度至140度之間，同時(shí)A2為直角(即頭枕前表面與機(jī)動(dòng)車向前行駛方向垂直，頭枕上表面與機(jī)動(dòng)車向前行駛方向平行)時(shí)，ECU先啟動(dòng)紅外線探測(cè)器。紅外線探測(cè)器的紅外線發(fā)射口能實(shí)時(shí)向前水平發(fā)射出紅外線，在紅外線發(fā)射口水平前方20cm的直線范圍內(nèi)，紅外線探測(cè)器能探測(cè)出有無物體遮擋，并將探測(cè)結(jié)果傳送至ECU。因紅外線發(fā)射口位于頭枕前表面上邊緣中點(diǎn)處，通常情況下，在紅外線發(fā)射口水平前方20cm的直線范圍內(nèi)，只會(huì)存在“成人乘員頭部”這一種物體。①當(dāng)紅外線探測(cè)器探測(cè)到有成人乘員頭部遮擋，即在豎直方向上，成人乘員頭頂超出頭枕上表面時(shí)，ECU啟動(dòng)伺服電機(jī)，伺服電機(jī)的輸出軸使頭枕向上豎直移動(dòng)，在頭枕向上豎直移動(dòng)過程中，紅外線探測(cè)器實(shí)時(shí)探測(cè)有無物體遮擋，若頭枕上表面已超出成人乘員頭頂，則紅外線探測(cè)器探測(cè)到無成人乘員頭部遮擋，此時(shí)ECU關(guān)閉伺服電機(jī)，頭枕不再向上豎直移動(dòng)。②當(dāng)紅外線探測(cè)器探測(cè)到原本就無物體遮擋，即頭枕上表面原本就超出成人乘員頭頂時(shí)，ECU不啟動(dòng)伺服電機(jī)，不改變頭枕的位置。

(4)當(dāng)A1處于70度至140度之間，同時(shí)A2為直角(即頭枕1前表面與機(jī)動(dòng)車向前行駛方向垂直)，且頭枕上表面已超出成人乘員頭頂時(shí)，ECU再啟動(dòng)雷達(dá)測(cè)距器。雷達(dá)測(cè)距器的雷達(dá)發(fā)射口能實(shí)時(shí)向前發(fā)射出雷達(dá)波，從而雷達(dá)測(cè)距器能實(shí)時(shí)測(cè)量成人乘員頭后部與頭枕前表面間的水平距離S，并將該水平距離S傳送至ECU。①當(dāng)S大于4cm時(shí)，ECU啟動(dòng)伺服電機(jī)，伺服電機(jī)的輸出軸使頭枕向前水平移動(dòng)，在頭枕向前水平移動(dòng)過程中，雷達(dá)測(cè)距器實(shí)時(shí)測(cè)量S，若S已縮短至4cm，則ECU關(guān)閉伺服電機(jī)，頭枕不再向前水平移動(dòng)，使得S保持在4cm。②當(dāng)S小于4cm時(shí)，ECU啟動(dòng)伺服電機(jī)，伺服電機(jī)的輸出軸使頭枕向后水平移動(dòng)，在頭枕向后水平移動(dòng)過程中，雷達(dá)測(cè)距器實(shí)時(shí)測(cè)量S，若S已增加至4cm，則ECU關(guān)閉伺服電機(jī)，頭枕不再向后水平移動(dòng)，使得S保持在4cm。③當(dāng)S原本就為4cm時(shí)，ECU不啟動(dòng)伺服電機(jī)，不改變頭枕的位置。

本發(fā)明的有益效果：

在機(jī)動(dòng)車行駛中，利用本發(fā)明所述的機(jī)動(dòng)車智能安全座椅的控制方法，能夠首先在豎直方向上，使得頭枕上表面始終超出成人乘員頭頂，其次在水平方向上，使得頭枕前表面與成人乘員頭后部間的水平距離始終為4cm，從而當(dāng)追尾碰撞發(fā)生時(shí)，避免成人乘員頸部受到“鞭打”傷害；同時(shí)在機(jī)動(dòng)車正常行駛中，使得頭枕前表面與成人乘員頭后部間留下4cm的間隙，保證成人乘員的乘坐舒適性。

附圖說明

圖1為本發(fā)明所述的機(jī)動(dòng)車智能安全座椅結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2為本發(fā)明中所述夾角A1的示意圖；

圖3為頭枕、雷達(dá)測(cè)距器、紅外線探測(cè)器的裝配圖的正視圖。

圖4為頭枕、雷達(dá)測(cè)距器、紅外線探測(cè)器的裝配圖的右視圖。

圖中標(biāo)號(hào)名稱為：1.頭枕；2.成人乘員；3.雷達(dá)測(cè)距器；30.雷達(dá)測(cè)距器的雷達(dá)發(fā)射口；4、紅外線探測(cè)器；40.紅外線探測(cè)器的紅外線發(fā)射口；5.頭枕傾角傳感器；6.伺服電機(jī)；7.控制器(簡(jiǎn)稱“ECU”)；8.靠背；9.坐墊；10.靠背傾角傳感器；11.坐墊壓力傳感器；12.行車傳感器。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作詳細(xì)說明。

為實(shí)現(xiàn)在機(jī)動(dòng)車發(fā)生追尾碰撞時(shí)，座椅頭枕對(duì)成人乘員頸部提供有效保護(hù)，本發(fā)明提供了一種機(jī)動(dòng)車安全座椅智能控制方法，該控制方法適用于一自動(dòng)調(diào)節(jié)安全座椅裝置，如圖1、2、3以及4所示，該裝置包括頭枕1、雷達(dá)測(cè)距器3、紅外線探測(cè)器4、頭枕傾角傳感器5、伺服電機(jī)6、控制器(簡(jiǎn)稱“ECU”)7、靠背8、坐墊9、靠背傾角傳感器10、坐墊壓力傳感器11、行車傳感器12。

最上端為頭枕，頭枕為方形。在頭枕1前表面中部開有一方形槽，所述雷達(dá)測(cè)距器3整體固定嵌入此方形槽內(nèi)，雷達(dá)測(cè)距器3的雷達(dá)發(fā)射口30位于頭枕1前表面幾何中心位置。在頭枕1上表面，沿縱向方向開有一方形槽，所述紅外線探測(cè)器4固定嵌入此方形槽內(nèi)，紅外線探測(cè)器4的紅外線發(fā)射口40位于頭枕1前表面上邊緣中點(diǎn)處。所述頭枕傾角傳感器5、伺服電機(jī)6都安裝于頭枕1中。所述雷達(dá)測(cè)距器3、紅外線探測(cè)器4、頭枕傾角傳感器5、伺服電機(jī)6均與ECU7相連。頭枕1下端為靠背8，靠背8底端前方連接有坐墊9，靠背傾角傳感器10安裝于靠背8中，坐墊壓力傳感器11安裝于坐墊9中。行車傳感器13(本發(fā)明中為車速傳感器)安裝在車輪軸上?？勘硟A角傳感器10、坐墊壓力傳感器11、行車傳感器12均與ECU相連。

所述安全座椅的智能控制方法包括如下：

在機(jī)動(dòng)車開始行駛后，行車傳感器12將行駛信號(hào)傳送至ECU7，同時(shí)ECU7根據(jù)坐墊壓力傳感器11測(cè)量得到的乘員對(duì)坐墊的壓力值，判斷乘員是否為成人乘員。當(dāng)ECU獲得行駛信號(hào)，并確認(rèn)乘員為成人乘員時(shí)，ECU7做出啟動(dòng)機(jī)動(dòng)車安全座椅的決定。

ECU7啟動(dòng)靠背傾角傳感器10與頭枕傾角傳感器5，靠背傾角傳感器10實(shí)時(shí)測(cè)量靠背8橫向中心面與坐墊9橫向中心面間的夾角A1(如圖2所示)，頭枕傾角傳感器5實(shí)時(shí)測(cè)量頭枕1前表面與機(jī)動(dòng)車向前行駛方向間的夾角A2，并將A1、A2傳送至ECU7。

通常，在機(jī)動(dòng)車正常行駛中，駕駛員座椅的A1都處于70度至140度之間(即70度＜A1＜140度)，此時(shí)正常進(jìn)行以下步驟；對(duì)于其他位置的乘客座椅，當(dāng)70度＜A1＜140度時(shí)，乘客座椅處于正常狀態(tài)，此時(shí)正常進(jìn)行以下步驟，當(dāng)A1≤70度時(shí)，乘客座椅處于非正常的“離位”狀態(tài)，此時(shí)終止以下步驟，當(dāng)A1≥140度時(shí)，乘客處于躺臥姿態(tài)，此時(shí)頸部已獲得較好的保護(hù)，因此也終止以下步驟，即當(dāng)A1≤70度，或A1≥140度時(shí)，ECU終止運(yùn)行機(jī)動(dòng)車安全座椅。

當(dāng)A1處于70度至140度之間，同時(shí)A2為銳角時(shí)，ECU7啟動(dòng)伺服電機(jī)6，伺服電機(jī)6的輸出軸使頭枕1繞其橫向中心軸向后轉(zhuǎn)動(dòng)，最終使A2變?yōu)橹苯?；?dāng)A1處于70度至140度之間，同時(shí)A2為鈍角時(shí)，ECU7啟動(dòng)伺服電機(jī)6，伺服電機(jī)6的輸出軸使頭枕1繞其橫向中心軸向前轉(zhuǎn)動(dòng)，最終使A2變?yōu)橹苯?；?dāng)A1處于70度至140度之間，同時(shí)A2原本就為直角時(shí)，ECU7不啟動(dòng)伺服電機(jī)6，A2保持不變。

當(dāng)A1處于70度至140度之間，同時(shí)A2為直角(即頭枕1前表面與機(jī)動(dòng)車向前行駛方向垂直，頭枕1上表面與機(jī)動(dòng)車向前行駛方向平行)時(shí)，ECU7先啟動(dòng)紅外線探測(cè)器4。紅外線探測(cè)器4啟動(dòng)后，紅外線探測(cè)器4的紅外線發(fā)射口40實(shí)時(shí)向前水平發(fā)射出紅外線，在紅外線發(fā)射口40水平前方20cm的直線范圍內(nèi)，紅外線探測(cè)器4可探測(cè)出有無物體遮擋。因紅外線發(fā)射口40位于頭枕1前表面上邊緣中點(diǎn)處，通常情況下，在紅外線發(fā)射口40水平前方20cm的直線范圍內(nèi)，只會(huì)存在“成人乘員2的頭部”這一種物體。當(dāng)紅外線探測(cè)器4探測(cè)到有成人乘員2的頭部遮擋，即在豎直方向上，成人乘員2的頭頂超出頭枕1上表面時(shí)，ECU7啟動(dòng)伺服電機(jī)6，伺服電機(jī)6的輸出軸使頭枕1向上豎直移動(dòng)，在頭枕1向上豎直移動(dòng)過程中，紅外線探測(cè)器4實(shí)時(shí)探測(cè)有無物體遮擋，若頭枕1上表面已超出成人乘員2的頭頂，則紅外線探測(cè)器4探測(cè)到無成人乘員2的頭部遮擋，此時(shí)ECU7關(guān)閉伺服電機(jī)6，頭枕1不再向上豎直移動(dòng)；當(dāng)紅外線探測(cè)器4探測(cè)到原本就無物體遮擋，即頭枕1上表面原本就超出成人乘員2的頭頂時(shí)，ECU7不啟動(dòng)伺服電機(jī)6，不改變頭枕1的位置。

當(dāng)A1處于70度至140度之間，同時(shí)A2為直角(即頭枕1前表面與機(jī)動(dòng)車向前行駛方向垂直)，且頭枕1上表面已超出成人乘員2的頭頂時(shí)，ECU7再啟動(dòng)雷達(dá)測(cè)距器3。雷達(dá)測(cè)距器3啟動(dòng)后，雷達(dá)測(cè)距器3的雷達(dá)發(fā)射口30實(shí)時(shí)向前發(fā)射出雷達(dá)波，從而雷達(dá)測(cè)距器3能實(shí)時(shí)測(cè)量頭枕1前表面與成人乘員2頭后部間的水平距離S，并將該水平距離S傳送至ECU7。當(dāng)S大于4cm時(shí)，ECU7啟動(dòng)伺服電機(jī)6，伺服電機(jī)6的輸出軸使頭枕1向前水平移動(dòng)，在頭枕1向前水平移動(dòng)過程中，雷達(dá)測(cè)距器3實(shí)時(shí)測(cè)量S，若S已縮短至4cm，則ECU7關(guān)閉伺服電機(jī)6，頭枕1不再向前水平移動(dòng)，使得S保持在4cm；當(dāng)S小于4cm時(shí)，ECU7啟動(dòng)伺服電機(jī)6，伺服電機(jī)6的輸出軸使頭枕1向后水平移動(dòng)，在頭枕1向后水平移動(dòng)過程中，雷達(dá)測(cè)距器3實(shí)時(shí)測(cè)量S，若S已增加至4cm，則ECU7關(guān)閉伺服電機(jī)6，頭枕1不再向后水平移動(dòng)，使得S保持在4cm；當(dāng)S原本就為4cm時(shí)，ECU7不啟動(dòng)伺服電機(jī)6，不改變頭枕1的位置。

綜上，利用本發(fā)明所述的機(jī)動(dòng)車安全座椅智能控制方法，通過機(jī)動(dòng)車安全座椅中ECU7、各種傳感器、雷達(dá)測(cè)距器3、紅外線探測(cè)器4以及伺服電機(jī)6的協(xié)同作用，首先在豎直方向上，使得頭枕1上表面始終超出成人乘員2的頭頂，其次在水平方向上，使得頭枕1前表面與成人乘員2頭后部間的水平距離S始終保持在4cm，從而當(dāng)發(fā)生追尾碰撞時(shí)，避免成人乘員2的頸部受到“鞭打”傷害；同時(shí)在機(jī)動(dòng)車正常行駛中，在頭枕1前表面與成人乘員2頭后部間留下4cm的間隙，保證成人乘員2的乘坐舒適性。

以上顯示和描述了本發(fā)明的基本原理和主要特征和本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)。本行業(yè)的技術(shù)人員應(yīng)了解，本發(fā)明不受上述實(shí)施例的限制，上述實(shí)施例和說明書中描述的只是說明本發(fā)明的原理，在不脫離本發(fā)明精神和范圍的前提下，本發(fā)明還會(huì)有各種變化和改進(jìn)，這些變化和改進(jìn)都落入要求保護(hù)的本發(fā)明范圍內(nèi)，本發(fā)明要求保護(hù)范圍由所附的權(quán)利要求書其等效物界定。