车辆座椅结构及车辆

1.本发明涉及车辆安全技术领域，特别是涉及一种车辆座椅结构及车辆。


背景技术：

2.在现有大部分汽车的座椅配置中，座椅大多朝汽车前进方向布置，座椅配有安全带和气囊的乘员约束装置。以正面碰撞过程为例，乘员在碰撞初始阶段由于惯性，躯干相对汽车前移，但是由于安全带对肩部和胸部的约束，乘员上躯干将受到向后的作用力。待气囊展开后，由于气囊的变形，乘员胸部及头部会受到另一个减速的作用力，由此乘员上躯干得到控制，避免与内饰坚硬部分碰撞(二次碰撞)而造成损伤。
3.目前绝大多数乘用车的安全带上部锚点固定在汽车的b柱上，气囊大多位于乘员前部的机构内。安全带的肩带部分在标准情况下应该与乘员肩部较强壮的部位接触，但是在不同体型乘员调节座椅的过程中，安全带上部锚点与座椅相对位置会发生改变，肩带往往与乘员处于非标准状况接触状态。在高度自动驾驶汽车中，乘员乘坐的位置和朝向都可以自由调整，将安全带上部锚点固定在车辆b柱显然不能在任何位置和朝向的情况下获得理想的约束，一种解决办法是将安全带的上部锚点固定在座椅肩部的位置，乘员调整座椅的过程中，安全带上部锚点与座椅的相对位置变化较小，安全带可以更理想地约束乘员上躯干的运动。同时这样集成在座椅上的安全带还能够较好的降低尾部碰撞时，由于安全带松弛后与回弹的乘员发生的冲击损伤。
4.若采用上部锚点设置在座椅椅背上部的安全带，碰撞时，约束乘员运动的反作用力将不再能传递到刚度较大的b柱上，而是施加到了座椅椅背和椅背与底部连接的调角器上，这样悬臂梁式的受力结构使得椅背和调角器需要承受的力矩更大，对其刚度的要求更高，进而导致座椅的成本和重量增加，因此常见于豪华型车型之中，并不容易在一些小型或者低成本车型中使用。


技术实现要素：

5.基于此，有必要针对上部锚点设置在座椅椅背上部的安全带导致座椅的成本和重量增加的问题，提供一种车辆座椅结构及车辆。
6.一种车辆座椅结构，所述车辆座椅结构包括：座椅、约束模块、顶部锚定模块、底部锚定模块以及连接模块；
7.所述约束模块的上、下锚点均与所述座椅连接；
8.所述连接模块的第一端与所述座椅的椅背铰接，第二端与所述顶部锚定模块铰接，所述连接模块的第一端、第二端相对分布；
9.所述顶部锚定模块用于带动所述椅背转动以调整所述椅背的倾斜角度，所述顶部锚定模块与所述底部锚定模块还用于同步带动所述座椅绕竖直方向转动。
10.在其中的一个实施例中，所述车辆座椅结构还包括：环境感知与风险预判模块，所述环境感知与风险预判模块用于获取车辆行驶的道路环境信息并基于所述道路环境信息
判断所述车辆是否存在碰撞风险；
11.控制模块，所述控制模块用于当所述车辆存在碰撞风险时驱动所述顶部锚定模块和/或所述底部锚定模块带动所述座椅转动预设角度。
12.在其中的一个实施例中，所述顶部锚定模块包括：顶部固定件、顶部转动件、悬挂座以及第一驱动件；
13.所述顶部转动件可转动地设置在所述顶部固定件上，所述顶部转动件上设置有第一直线轨道；
14.所述悬挂座与所述连接模块的第二端铰接，所述第一驱动件设置在所述悬挂座上并用于驱动所述悬挂座沿所述第一直线轨道做直线运动。
15.在其中的一个实施例中，所述第一直线轨道为齿条结构；
16.所述第一驱动件包括：第一电机、设置在所述第一电机的输出轴上的第一锥形齿轮、与所述第一锥形齿轮啮合的第二锥形齿轮、与所述第二锥形齿轮同轴连接的第一蜗杆、与所述第一蜗杆啮合的第一蜗轮以及与所述第一蜗轮同轴连接并与所述第一直线轨道啮合的第一齿轮，其中所述第一锥形齿轮与所述第二锥形齿轮的轴线相垂直。
17.在其中的一个实施例中，所述顶部转动件上具有第一导向槽，所述第一导向槽的长度方向与所述悬挂座的直线运动方向相同；
18.所述第一直线轨道设置在所述第一导向槽的槽底，所述悬挂座的顶部设置有导向凸起，所述导向凸起在上下方向上限位于所述第一导向槽中并可沿所述第一导向槽的长度方向运动。
19.在其中的一个实施例中，所述顶部固定件上设置有第二直线轨道；
20.所述第一直线轨道可随所述顶部转动件的转动与所述第二直线轨道衔接，以使所述悬挂座由所述第一直线轨道运动至所述第二直线轨道并由所述第二直线轨道运动至所述第一直线轨道。
21.在其中的一个实施例中，所述底部锚定模块包括：安装座以及设置于所述安装座与所述座椅的底板间的第二驱动件；
22.所述第二驱动件用于驱动所述座椅相对于所述安装座转动。
23.在其中的一个实施例中，所述第二驱动件包括：固定设置在所述安装座上的第二电机、设置在所述第二电机的输出轴上并可转动地设置在所述安装座上的第二蜗杆、与所述第二蜗杆啮合并可转动地设置在所述安装座上的第二蜗轮、与所述第二蜗轮啮合并可转动地设置在所述安装座上的第二齿轮以及与所述第二齿轮啮合并固定设置在所述底板上的第三齿轮。
24.在其中的一个实施例中，所述座椅包括：底板、椅背以及坐垫；
25.所述车辆座椅结构还包括：坐垫调节模块，所述坐垫调节模块包括：设置在所述底板上的第三电机、设置在所述第三电机的输出轴上的第四齿轮、与所述第四齿轮啮合的第五齿轮、与所述第五齿轮同轴连接的丝杠以及设置在所述丝杠上的丝杠螺母，其中所述丝杠螺母与所述坐垫连接。
26.一种车辆，所述车辆包括上述任一项所述的车辆座椅结构。
27.上述车辆座椅结构及车辆，顶部锚定模块能够在调整座椅的椅背倾斜角度的前提下与底部锚定模块同步带动座椅绕竖直方向旋动，可以实现在碰撞过程中增加力的传递路
径，即增加了惯性力向车顶传递的途径，降低对座椅的调角器和椅背刚度的要求，从而降低座椅的成本和质量。另外，该车辆座椅结构也具有结构简单、制备成本低的特点。
附图说明
28.图1为本发明一实施例提供的车辆座椅结构的结构示意图；
29.图2为本发明一实施例提供的座椅与顶部锚定模块在第一方向的配合示意图；
30.图3为本发明一实施例提供的座椅与顶部锚定模块在第二方向的配合示意图；
31.图4为本发明一实施例提供的顶部锚定模块与连接模块的配合示意图；
32.图5为本发明一实施例提供的顶部锚定模块的局部示意图；
33.图6为本发明一实施例提供的安装座的结构示意图；
34.图7为本发明一实施例提供的安装座的内部示意图；
35.图8为本发明一实施例提供的座椅的坐垫的结构示意图；
36.图9为本发明一实施例提供的坐垫调节模块与底板的配合示意图；
37.图10为本发明一实施例提供的车辆座椅结构的工作流程示意图。
38.其中，附图中的标号说明如下：
39.100、座椅；110、底板；111、安装座；；120、椅背；130、坐垫；200、顶部锚定模块；210、顶部固定件；211、第二直线轨道；220、顶部转动件；220a、第一导向槽；221、第一直线轨道；230、悬挂座；240、第一驱动件；241、第一电机；242、第一锥形齿轮；243、第二锥形齿轮；244、第一蜗杆；245、第一蜗轮；246、第一齿轮；300、底部锚定模块；310、第二驱动件；311、第二电机；312、第二蜗杆；313、第二齿轮；314、第三齿轮；400、连接模块；500、坐垫调节模块；510、第三电机；520、第四齿轮；530、第五齿轮；540、丝杠；550、丝杠螺母；560、支撑杆。
具体实施方式
40.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。
41.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。
42.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。
43.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。
44.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。
45.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。
46.如图1所示，本发明一实施例提供了一种车辆座椅结构，该车辆座椅结构包括：座椅100、约束模块(附图中未示出)、顶部锚定模块200、底部锚定模块300以及连接模块400；约束模块的上、下锚点均与所述座椅100连接；连接模块400的第一端与座椅100的椅背120铰接，第二端与顶部锚定模块200铰接，连接模块400的第一端、第二端相对分布；顶部锚定模块200用于带动椅背120转动以调整椅背120的倾斜角度，顶部锚定模块200与底部锚定模块300还用于同步带动座椅100绕竖直方向转动。
47.作为一种示例，约束模块为三点式安全带，约束模块的上锚点可固定在座椅100的椅背120的头枕(参见图2及图3)上，约束模块的下锚点可固定在座椅100的底板110上。
48.作为一种示例，如图2至图4所示，连接模块400为刚性杆结构，该刚性杆结构的两端分别采用销轴与座椅100、顶部锚定模块200铰接。
49.如上所述的车辆座椅结构，顶部锚定模块200能够在调整座椅100的椅背120倾斜角度的前提下与底部锚定模块300同步带动座椅100绕竖直方向旋动，可以实现在碰撞过程中增加力的传递路径，即增加了惯性力向车顶传递的途径，降低对座椅100的调角器和椅背120刚度的要求，从而降低座椅100的成本和质量。另外，该车辆座椅结构也具有结构简单、制备成本低的特点。
50.在本发明的一些实施例中，车辆座椅结构还包括：环境感知与风险预判模块与控制模块(附图中未示出)；环境感知与风险预判模块用于获取车辆行驶的道路环境信息并基于道路环境信息判断车辆是否存在碰撞风险；控制模块用于当车辆存在碰撞风险时驱动顶部锚定模块200和/或底部锚定模块300带动座椅100转动预设角度。控制模块可控制顶部锚定模块200和/或底部锚定模块300在碰撞前调整座椅100朝向，使得在不同碰撞朝向下，座椅100能够转动至某特定的位置，使得安全带能有效地作用在乘员身体上。
51.可选地，环境感知与风险预判模块包括道路环境感知单元与风险预判单元，道路环境感知单元可以为摄像头、距离传感器、雷达等组件构成，可以获取车辆与四周障碍物之间的距离、障碍物的速度及运行方向等参数。风险预判单元可以通过建模、计算的方式来判断车辆是否存在碰撞风险。控制模块为plc(programmable logic controller，可编程逻辑控制器)。
52.其中，如图10所示，乘员入座首先进行舒适度调整，此阶段可以由乘员自主控制或
者由控制模块控制，且在行车过程中，乘员能够继续对舒适度进行控制调节。当车辆启动后，车辆通过环境感知与风险预判模块对车辆行驶环境感知后实时评估行车风险。当风险达到一定阈值(该阈值可以为车速、距离障碍物的距离等参数)后，发出预警信号。此时控制模块已获得自由座椅100的位置信息，可根据风险高低判断是否需要进行调整，若需要调整，则在碰撞前调整座椅100的位置以进入或靠近安全范围内，调整完成后锁止。若车辆通过减速或者转弯避开风险后车辆停止，则乘员可以离座，否则继续进行行车风险判断。
53.在本发明的一些实施例中，如图2至图4所示，顶部锚定模块200包括：顶部固定件210、顶部转动件220、悬挂座230以及第一驱动件240；顶部转动件220可转动地设置在顶部固定件210上，顶部转动件220上设置有第一直线轨道221(参见图4及图5)；悬挂座230与连接模块400的第二端铰接，第一驱动件240设置在悬挂座230上并用于驱动悬挂座230沿第一直线轨道221做直线运动。第一驱动件240用于向顶部锚定模块200提供可直线运动的驱动力，顶部锚定模块200在做直线运动的过程中可以带动底部锚定模块300做直线运动，即顶部锚定模块200与底部锚定模块300共用一个可直线运动的驱动力。
54.可选地，顶部固定件210与顶部转动件220间设置有轴承，轴承的外圈与顶部固定件210连接，轴承的内圈与顶部转动件220连接。轴承便于顶部转动件220在顶部固定件210中滑动。顶部固定件210可采用螺钉、焊接等方式固定在车顶上。
55.具体到本发明的一些实施例中，如图5所示，第一直线轨道221为齿条；第一驱动件240包括：第一电机241、设置在第一电机241的输出轴上的第一锥形齿轮242、与第一锥形齿轮242啮合的第二锥形齿轮243、与第二锥形齿轮243同轴连接的第一蜗杆244、与第一蜗杆244啮合的第一蜗轮245以及与第一蜗轮245同轴连接并与第一直线轨道221啮合的第一齿轮246，其中第一锥形齿轮242与第二锥形齿轮243的轴线相垂直。第一电机241运行时，第一锥形齿轮242转动，进而带动第二锥形齿轮243转动，第一蜗杆244也随之转动从而带动第一蜗轮245转动，第一齿轮246便在第一蜗轮245的转动下沿着第一直线轨道221做直线运动。该类结构的第一驱动件240具有结构紧凑的特点，且第一蜗杆244、第一蜗轮245可以形成自锁结构，可以实现在任何位置的锁止，使悬挂座230可以稳定地停止在第一直线轨道221上的任一位置。
56.可选地，第一电机241固定设置在悬挂座230内，第一蜗杆244通过转轴可转动地设置悬挂座230内，第一蜗轮245与第一齿轮246共用一个转轴可转动地设置在悬挂座230内。其中，悬挂座230可以为壳状结构。
57.可选地，第一电机241与控制模块电性连接，控制模块用于控制第一电机241的转向以及开与关，进而可以控制座椅100的直线运动方向及运动距离。
58.进一步地，在本发明的一些实施例中，如图5所示，顶部转动件220上具有第一导向槽220a，第一导向槽220a的长度方向与悬挂座230的直线运动方向相同；第一直线轨道221设置在第一导向槽220a的槽底，悬挂座230的顶部设置有导向凸起(附图中未示出)，导向凸起在上下方向限位于第一导向槽220a中并可沿第一导向槽220a的长度方向运动。如此，可以避免悬挂座230与第一驱动件240依靠自身的重力从第一直线轨道221上掉落，保证顶部锚定模块200正常工作。
59.可选地，第一导向槽220a的横截面形状为图5所示出的t形。其中，导向凸起的横截面与第一导向槽220a的横截面的形状相同。可选地，第一导向槽220a的两端分别与外部贯
通，便于导向凸起安装至第一导向槽220a中。
60.在顶部锚定模块200包括顶部固定件210、顶部转动件220、悬挂座230以及第一驱动件240的前提下，如图4所示，在本发明的一些实施例中，顶部固定件210上设置有第二直线轨道211；第一直线轨道221可随顶部转动件220的转动与第二直线轨道211衔接，以使悬挂座230由第一直线轨道221运动至第二直线轨道211或由第二直线轨道211运动至第一直线轨道221。其中，第二直线轨道211的长度方向与车辆的前后方向相同。通过第一直线轨道221与第二直线轨道211的配合，可以增大座椅100在车辆前后方向的位置调节范围。
61.可选地，第二直线轨道211与第一直线轨道221的结构相同，为与第一齿轮246相啮合的齿条结构。其中，顶部固定件210上具有第二导向槽，第二导向槽的长度方向与悬挂座230的运动方向相同；第二直线轨道211设置在第二导向槽的槽底，悬挂座230的导向凸起在上下方向上限位于第二导向槽中并可沿第二导向槽的长度方向运动。
62.在本发明的一些实施例中，如图3、图6及图7所示，底部锚定模块300包括：安装座111以及设置于安装座111与座椅100的底板110间的第二驱动件310；第二驱动件310用于驱动座椅100相对于安装座111转动。底部锚定模块300与顶部锚定模块200可共用一个可转动的驱动力，该驱动力可以驱动底部锚定模块300转动，底部锚定模块300在转动的过程中可以带动顶部锚定模块200转动。
63.具体到本发明的一些实施例中，如图7所示，第二驱动件310包括：固定设置在安装座111上的第二电机311、设置在第二电机311的输出轴上并可转动地设置在安装座111上的第二蜗杆312、与第二蜗杆312啮合并可转动地设置在安装座111上的第二蜗轮、与第二蜗轮啮合并可转动地设置在安装座111上的第二齿轮313以及与第二齿轮313啮合并固定设置在底板110上的第三齿轮314。第二电机311运行时，第二蜗杆312转动，进而带动第二蜗轮转动，第二齿轮313也随之转动，由于第三齿轮314是固定在底板110上，第三齿轮314在第二齿轮313的啮合力下相对安装座111转动。由于第三齿轮314固定设置在底板110上，座椅100会随之相对安装座111转动。当然了，安装座111可安装在座椅100其他位置调节机构上(例如座椅100整体前后位置的调节机构)。该类结构的第二驱动件310具有结构紧凑的特点，且第二蜗杆312、第二蜗轮可以形成自锁结构，可以实现在任何位置的锁止，使可以底部转动件330转动至任一位置便停下。
64.可选地，第二电机311可与控制模块电连接，控制模块用于控制第二电机311的开与关，进而控制座椅100的转动角度。
65.在本发明的一些实施例中，如图3所示，座椅100包括：底板110、椅背120以及坐垫130(参见图8)；车辆座椅结构还包括：坐垫调节模块500；坐垫调节模块500包括：设置在底板110上的第三电机510、设置在第三电机510的输出轴上的第四齿轮520、与第四齿轮520啮合的第五齿轮530、与第五齿轮530同轴连接的丝杠540以及设置在丝杠540上的丝杠螺母550，其中丝杠螺母550与坐垫130连接。第三电机510运行时，第四齿轮520转动，进而带动第五齿轮530转动，丝杠540也随之转动，丝杠螺母550进而带动坐垫130做直线运动。可在不同碰撞工况下对坐垫130的位置进行调整，以达到调整乘员姿态，降低乘员损伤的目的。
66.可选地，丝杠螺母550为长条状结构。如图9所示，丝杠螺母550的两端均通过支撑杆560与坐垫130连接。其中，支撑杆560与坐垫130之间具有大于0
°
的夹角，如此可以避免丝杠螺母550自锁，保证丝杠螺母550在第三电机510运行下可有效对座椅100的位置进行调
整。
67.可选地，第三电机510与控制模块电连接，控制模块用于控制第三电机510的开与关，进而可以控制坐垫130在底板110上的滑行距离。
68.可选地，椅背120与底板110间的夹角可调。如此，可在不同碰撞工况下对椅背120与底板110间的夹角进行调整，以达到调整乘员姿态，降低乘员损伤的目的。其中，可以通过电机等机构来椅背120与底板110间的夹角进行调整。该电机等结构可与控制模块电连接，控制模块用于控制该电机等结构的开与关，以控制椅背120与底板110间的夹角。
69.本发明另一实施例提供了一种车辆，该车辆包括上述任一项所述的车辆座椅结构。
70.作为一种示例，车辆可为无人驾驶车辆。
71.如上所述的车辆，车辆座椅结构的顶部锚定模块200能够在调整座椅100的椅背120倾斜角度的前提下与底部锚定模块300可同步带动座椅100做直线运动或绕竖直方向旋动，可以实现在碰撞过程中增加力的传递路径，即增加了惯性力向车顶传递的途径，降低对座椅100的调角器和椅背120刚度的要求，从而降低座椅100的成本和质量。另外，该车辆座椅结构也具有结构简单、制备成本低的特点。
72.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。
73.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。