一种汽车座椅弹射系统及其控制方法与流程

1.本发明属于车辆主动安全技术领域，具体涉及一种汽车座椅弹射系统及其控制方法。


背景技术：

2.随着社会的发展，人们越来越重视汽车的安全问题，要求其能承受严格的正碰、侧碰，使驾驶员和乘员的安全得到保证。在汽车使用过程中，最容易发生的就是正面碰撞。为了保证车内人员的安全，车身前部梁需要有一定的吸能作用，来吸收正面碰撞所传递过来的能量，同时还要具有足够的刚度，避免在碰撞时将前围和前档玻璃压溃，对车内人员造成伤害。然而随着电动汽车的普及，车辆的整备质量越来越大，而汽车用钢却没有革命性突破，导致车辆前部空间的吸能效果显得不足，同样车速下的碰撞，电动汽车乘员损伤情况更为严重。
3.现有技术主要是使碰撞部件采用强度更高的钢板、铝合金等手段，来提升车辆前部的吸能量，从而保证乘员舱的完整性和乘员的安全，但是其对吸能量的提升有限，因为碰撞部件的强度也已到达极限，强度更高的材料其塑性下降严重，容易断裂失效，导致其对碰撞时乘员的安全性的提升较小。因此，如何设计一种汽车座椅弹射系统及其控制方法，以使得乘员的安全性得到较好地提升，成为本领域技术人员急需解决的技术问题。


技术实现要素：

4.本发明的目的是提供一种汽车座椅弹射系统，以解决现有技术中的上述技术问题。本发明的另一目的是提供一种汽车座椅弹射系统的控制方法。
5.为实现上述目的，本发明提供了如下技术方案：
6.一种汽车座椅弹射系统，其包括液压驱动组件、发电机、控制器、磁铁块，所述液压驱动组件包括液压推杆、导管、叶轮机、液压缸和设置在所述液压缸内的活塞，所述液压缸设置在车辆前纵梁的空腔内，所述液压推杆的一端与所述活塞相连，所述液压推杆的另一端穿出所述液压缸延伸至靠近所述空腔的前端；所述导管的一端与所述液压缸的前端处相连，所述导管的另一端与所述液压缸的后端处相连；所述叶轮机设置在所述导管上，所述叶轮机用于驱动所述发电机工作；所述磁铁块设置在车辆内前排座椅的安装座的底部，车身地板上设置有供所述磁铁块沿车辆纵向滑动的纵向滑槽；所述磁铁块位于所述纵向滑槽的前段内，所述纵向滑槽的中段和后段内均设置有电磁铁；所述控制器用于控制车载蓄电池是否向所述中段内靠近所述磁铁块的所述电磁铁供电，还用于控制所述发电机是否向各所述电磁铁供电。
7.优选地，所述液压推杆上远离所述液压缸的一端垂直设置有推板。
8.优选地，所述液压推杆与所述推板的中部位置相连。
9.优选地，所述安装座包括竖直杆、斜杆，所述斜杆的上端与所述竖直杆的后侧面相连，所述斜杆的下端与所述纵向滑槽内的所述磁铁块相连。
10.优选地，所述中段内设置的所述电磁铁的数量至少为两个，各所述电磁铁均匀分布在所述中段的延伸方向上。
11.优选地，所述后段内设置的所述电磁铁的数量至少为两个，各所述电磁铁均匀分布在所述后段的延伸方向上。
12.优选地，所述纵向滑槽为上部具有长条形开口的圆柱形滑槽，所述纵向滑槽的中段和后段的周向内壁上均匀设置有多个所述电磁铁。
13.一种基于上述所述的汽车座椅弹射系统的控制方法，其包括：
14.在车辆正常行驶时，所述控制器控制车载蓄电池为所述中段内靠近所述磁铁块的所述电磁铁供电，使靠近所述磁铁块的所述电磁铁的前端的极性与所述磁铁块的后端的极性相同，以利用该电磁铁与磁铁块之间的排斥力，使磁铁块不沿纵向滑槽向后滑动；
15.在车辆受到正面碰撞时，车辆前纵梁的前端向后溃缩，通过液压推杆推动活塞在液压缸中向后移动，使得液压油在流经叶轮机时，冲击叶轮机的叶片，带动叶轮机运转，从而带动发电机发电，控制器控制发电机向各电磁铁供电，并使电磁铁的前端的极性与磁铁块的后端的极性相反，以利用电磁铁对磁铁块的磁吸力，带动磁铁块向纵向滑槽的后段移动，使得前排座椅随之向车辆后端移动。
16.本发明的有益效果在于：
17.本发明的汽车座椅弹射系统及其控制方法，其能够在车辆受到正面碰撞时，利用电磁铁对磁铁块的磁吸力，带动前排座椅向后移动，从而有效地降低了驾驶舱前部入侵对乘员造成伤害的可能性，进而提高了碰撞时乘员的安全性。
附图说明
18.为了更清楚地说明本技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，并将结合附图对本发明的具体实施例作进一步的详细说明，其中
19.图1为本发明实施例提供的液压驱动组件的示意图；
20.图2为本发明实施例提供的叶轮机与导管连接时的示意图；
21.图3为本发明实施例提供的发电机的示意图；
22.图4为本发明实施例提供的磁铁块安装在纵向滑槽内时的示意图。
23.附图中标记：
24.11、液压推杆，12、液压缸，13、活塞，14、导管，15、叶轮机，
25.16、推板，17、叶片，18、旋转轴；
26.21、车辆前纵梁，22、空腔；31、主动线圈，32、从动线圈；
27.41、前排座椅，42、竖直杆，43、斜杆，44、磁铁块；
28.51、车身地板，52、纵向滑槽；61、电磁铁，62、导线。
具体实施方式
29.为了使本领域技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面将结合具体实施例对本方案作进一步地详细介绍。
30.如图1至图4所示，本发明实施例提供了一种汽车座椅弹射系统，其包括液压驱动
组件、发电机、控制器、磁铁块44，所述液压驱动组件包括液压推杆11、导管14、叶轮机15、液压缸12和设置在所述液压缸内的活塞13，所述液压缸设置在车辆前纵梁21的空腔22内，所述液压推杆的一端与所述活塞13相连，所述液压推杆11的另一端穿出所述液压缸延伸至靠近所述空腔的前端；所述导管14的一端与所述液压缸的前端处相连，所述导管的另一端与所述液压缸的后端处相连；所述叶轮机设置在所述导管上，所述叶轮机15用于驱动所述发电机工作；所述磁铁块44设置在车辆内前排座椅41的安装座的底部，车身地板51上设置有供所述磁铁块沿车辆纵向滑动的纵向滑槽52；所述磁铁块位于所述纵向滑槽的前段内，所述纵向滑槽的中段和后段内均设置有电磁铁61；所述控制器用于控制车载蓄电池是否向所述中段内靠近所述磁铁块的所述电磁铁供电，还用于控制所述发电机是否向各所述电磁铁供电。
31.本发明实施例提供的汽车座椅弹射系统，其能够在车辆受到正面碰撞时，利用电磁铁61对磁铁块44的磁吸力，带动前排座椅向后移动，从而有效地降低了驾驶舱前部入侵对乘员造成伤害的可能性，进而提高了碰撞时乘员的安全性。
32.进一步地，所述液压推杆11上远离所述液压缸的一端垂直设置有推板16，从而能够在车辆前纵梁的前端溃缩时，增大液压推杆与前纵梁之间的接触面积，利于液压推杆能够及时快速地推动活塞运动。
33.具体地，所述液压推杆与所述推板16的中部位置相连，从而使得液压推杆的受力较为均匀。
34.进一步地，所述安装座包括竖直杆42、斜杆43，所述斜杆43的上端与所述竖直杆的后侧面相连，所述斜杆的下端与所述纵向滑槽内的所述磁铁块相连，从而使得前排座椅能够得到较好地支撑，同时安装座的结构也较为简单。可以理解的是，当磁铁块在纵向滑槽中向后移动时，竖直杆的下端也随之在纵向滑槽中向后移动。在一实施例中，竖直杆的下端也可以连接在磁铁块上。
35.具体地，所述中段内设置的所述电磁铁61的数量至少为两个，各所述电磁铁均匀分布在所述中段的延伸方向上。采用此方案，通过控制器使在车辆纵向上不同位置的电磁铁依次对磁铁块产生磁吸力，来实现磁铁块的快速后移，从而实现前排座椅的快速后移。
36.可以优选，所述后段内设置的所述电磁铁61的数量至少为两个，各所述电磁铁均匀分布在所述后段的延伸方向上，从而通过控制器使在后段内车辆纵向上不同位置的电磁铁依次对磁铁块产生磁吸力，来进一步实现磁铁块的快速后移，进而实现前排座椅的快速后移，进一步提高车辆碰撞时的乘员安全性。可以理解的是，叶轮机15的旋转轴18与发电机的主动线圈31的中心轴同轴相连；当叶轮机带动主动线圈转动时，主动线圈31与从动线圈32之间产生相对运动，从而产生交流电。
37.具体地，所述纵向滑槽为上部具有长条形开口的圆柱形滑槽，所述纵向滑槽的中段和后段的周向内壁上均匀设置有多个所述电磁铁。采用此方案，通过控制器使在车辆纵向上相同位置的、周向分布的各电磁铁同时通电，能够对磁铁块产生更强的磁吸力，从而便于实现磁铁块的快速后移。可以理解的是，当磁铁块在纵向滑槽中后移时，竖直杆和斜杆的下部在长条形开口中向后滑动；长条形开口的延伸方向与纵向滑槽的延伸方向相同；发电机发出的交流电经转换器转换成直流电后再供给电磁铁；车辆纵向即车身长度方向，自车头向车尾的方向为从前向后的方向。位于车辆纵向上相同位置的、周向分布的各电磁铁可
以为一组，可以优选中段内和后段内设置的电磁铁一共有五组至七组，具体地可以为五组，如在纵向滑槽的中段内设置有两组电磁铁，由前至后依次记为a组和b组，如图4所示，在后段内设置有三组电磁铁，由前至后依次记为c组、d组、e组。
38.本发明实施例还提供了一种基于上述所述的汽车座椅弹射系统的控制方法，其包括：
39.在车辆正常行驶时，所述控制器控制车载蓄电池为所述中段内靠近所述磁铁块的所述电磁铁供电(即位于中段内最前端的电磁铁)，使靠近所述磁铁块44的所述电磁铁的前端的极性与所述磁铁块的后端的极性相同，以利用该电磁铁与磁铁块之间的排斥力，使磁铁块不沿纵向滑槽向后滑动，实现对前排座椅的固定；
40.在车辆受到正面碰撞时，车辆前纵梁21的前端向后溃缩，通过液压推杆11推动活塞13在液压缸12中向后移动，使得液压油在流经叶轮机15时，冲击叶轮机的叶片17，带动叶轮机的旋转轴18转动，从而带动发电机发电，控制器控制车载蓄电池停止向中段内靠近所述磁铁块的所述电磁铁61供电，同时控制发电机向各电磁铁供电，并使电磁铁的前端的极性与磁铁块的后端的极性相反，以利用电磁铁对磁铁块的磁吸力，带动磁铁块向纵向滑槽的后段移动，使得前排座椅随之向车辆后端移动，从而降低驾驶舱前部入侵对乘员造成伤害的可能性。
41.本发明实施例提供的汽车座椅弹射系统的控制方法同样具有上述技术效果。
42.进一步地，在控制器控制发电机向各电磁铁供电，并使电磁铁的前端的极性与磁铁块的后端的极性相反时，可以在车辆纵向上由前至后依次对电磁铁供电，且在同一时间内只有一个电磁铁通电。
43.可以优选，控制器控制发电机不再向位于中段内最前端的电磁铁供电而向该电磁铁后方的电磁铁供电时，控制车载蓄电池对该电磁铁供电，并使该电磁铁的后端的极性与磁铁块的前端的极性相同，此时磁铁块的前端移动至靠近该电磁铁的后端，利用该电磁铁与磁铁块之间的排斥力和位于该电磁铁后方的电磁铁对磁铁块的磁吸力的共同作用，使得磁铁块能够快速后移。
44.在一具体的实施例中，如图4所示，在纵向滑槽的中段和后段内由前至后依次具有a组、b组、c组、d组和e组电磁铁时，在车辆正常行驶时，控制器控制车载蓄电池向a组电磁铁(即位于中段内最前端的电磁铁组)供电，并使该组内各电磁铁的前端的极性均与磁铁块的后端的极性相同，从而利用a组电磁铁与磁铁块之间的排斥力，使得磁铁块不能沿纵向滑槽向后滑动，进而实现对前排座椅的固定；
45.在车辆受到正面碰撞时，车辆前纵梁21的前端向后溃缩，通过液压推杆11推动活塞在液压缸中向后移动，使得液压油在流经叶轮机时，带动叶轮机运转，从而带动发电机发电，此时控制器控制车载蓄电池停止向a组电磁铁供电，控制发电机向a组电磁铁供电，并使a组电磁铁中各电磁铁的前端的极性均与磁铁块的后端的极性相反，利用a组电磁铁对磁铁块的磁吸力，带动磁铁块向后移动(前排座椅随之向车辆后端移动)并逐渐靠近a组电磁铁；
46.延迟一定时间如0.04s后，此时磁铁块位于a组电磁铁与b组电磁铁之间，控制器控制发电机不再向a组电磁铁供电，而向b组电磁铁供电，并使b组电磁铁的前端的极性与磁铁块的后端的极性相反，同时控制器控制车载蓄电池向a组电磁铁供电，使a组电磁铁的后端的极性与磁铁块的前端的极性相同，使得磁铁块受a组电磁铁的排斥力而后移，同时还使得
磁铁块受到b组电磁铁的磁吸力而后移，从而实现磁铁块的快速后移以及前排座椅的快速后移；
47.延迟一定时间如0.02s后，磁铁块位于b组电磁铁与c组电磁铁之间，控制器控制发电机不再向b组电磁铁供电，而向c组电磁铁供电，并使c组电磁铁中各电磁铁的前端的极性均与磁铁块的后端的极性相反，利用c组内各电磁铁对磁铁块的磁吸力，带动磁铁块继续后移，前排座椅随之继续后移；
48.延迟一定时间如0.012s后，磁铁块位于c组电磁铁与d组电磁铁之间，控制器控制发电机不再向c组电磁铁供电，而向d组电磁铁供电，并使d组电磁铁中各电磁铁的前端的极性均与磁铁块的后端的极性相反，利用d组内各电磁铁对磁铁块的磁吸力，带动磁铁块继续后移，前排座椅随之继续后移；
49.延迟一定时间如0.025秒后，磁铁块位于d组电磁铁与e组电磁铁之间，控制器控制发电机不再向d组电磁铁供电，而向e组电磁铁供电，并使e组电磁铁中各电磁铁的前端的极性均与磁铁块的后端的极性相反，利用e组内各电磁铁对磁铁块的磁吸力，带动磁铁块后移至纵向滑槽的后端，前排座椅随之后移到纵向滑槽的后端，使得乘员前方有较大的碰撞吸能空间，从而有效地提升了乘员的安全性。
50.可以理解的是，发电机供给a组电磁铁的电流的方向与车载蓄电池供给a组电磁铁的电流的方向相反；图1中的箭头表示液压油的流向；发电机通过导线62与各电磁铁61相连；可以在控制器中设计控制逻辑，使得前三组电磁铁(即a组、b组和c组电磁铁)用于使磁铁块加速后移，后两组电磁铁(即d组和e组电磁铁)用于使磁铁块减速后移，以保证磁铁块停止在纵向滑槽的后端时，前排座椅受到的冲击较小，停靠平稳；上述五组电磁铁，同一时刻只有一组由发电机供电，从而能够保证有足够的电压使磁铁块快速后移；各组电磁铁的通电时间的控制，不同的车型可以不一样，具体的通电时间由设计人员通过实际标定得到。
51.本发明在车辆受到正面碰撞时，通过磁铁块拉动前排座椅向后移动，从而为乘员创造出较大的生存空间，能够较好地抵抗驾驶舱局部变形；在车辆上发生转向机入侵、a柱断裂等情况时，能够有效地降低乘员受到损伤的可能性。
52.以上仅是本发明的优选实施方式，需要指出的是，这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围，而且，在阅读了本发明的内容之后，本领域相关技术人员可以对本发明做出各种改动或修改，这些等价形式同样落入本技术所附权利要求书所限定的范围。

技术特征：
1.一种汽车座椅弹射系统，其特征在于，其包括液压驱动组件、发电机、控制器、磁铁块，所述液压驱动组件包括液压推杆、导管、叶轮机、液压缸和设置在所述液压缸内的活塞，所述液压缸设置在车辆前纵梁的空腔内，所述液压推杆的一端与所述活塞相连，所述液压推杆的另一端穿出所述液压缸延伸至靠近所述空腔的前端；所述导管的一端与所述液压缸的前端处相连，所述导管的另一端与所述液压缸的后端处相连；所述叶轮机设置在所述导管上，所述叶轮机用于驱动所述发电机工作；所述磁铁块设置在车辆内前排座椅的安装座的底部，车身地板上设置有供所述磁铁块沿车辆纵向滑动的纵向滑槽；所述磁铁块位于所述纵向滑槽的前段内，所述纵向滑槽的中段和后段内均设置有电磁铁；所述控制器用于控制车载蓄电池是否向所述中段内靠近所述磁铁块的所述电磁铁供电，还用于控制所述发电机是否向各所述电磁铁供电。2.根据权利要求1所述的汽车座椅弹射系统，其特征在于，所述液压推杆上远离所述液压缸的一端垂直设置有推板。3.根据权利要求2所述的汽车座椅弹射系统，其特征在于，所述液压推杆与所述推板的中部位置相连。4.根据权利要求1所述的汽车座椅弹射系统，其特征在于，所述安装座包括竖直杆、斜杆，所述斜杆的上端与所述竖直杆的后侧面相连，所述斜杆的下端与所述纵向滑槽内的所述磁铁块相连。5.根据权利要求1所述的汽车座椅弹射系统，其特征在于，所述中段内设置的所述电磁铁的数量至少为两个，各所述电磁铁均匀分布在所述中段的延伸方向上。6.根据权利要求5所述的汽车座椅弹射系统，其特征在于，所述后段内设置的所述电磁铁的数量至少为两个，各所述电磁铁均匀分布在所述后段的延伸方向上。7.根据权利要求1所述的汽车座椅弹射系统，其特征在于，所述纵向滑槽为上部具有长条形开口的圆柱形滑槽，所述纵向滑槽的中段和后段的周向内壁上均匀设置有多个所述电磁铁。8.一种基于权利要求1所述的汽车座椅弹射系统的控制方法，其特征在于，其包括：在车辆正常行驶时，所述控制器控制车载蓄电池为所述中段内靠近所述磁铁块的所述电磁铁供电，使靠近所述磁铁块的所述电磁铁的前端的极性与所述磁铁块的后端的极性相同，以利用该电磁铁与磁铁块之间的排斥力，使磁铁块不沿纵向滑槽向后滑动；在车辆受到正面碰撞时，车辆前纵梁的前端向后溃缩，通过液压推杆推动活塞在液压缸中向后移动，使得液压油在流经叶轮机时，冲击叶轮机的叶片，带动叶轮机运转，从而带动发电机发电，控制器控制发电机向各电磁铁供电，并使电磁铁的前端的极性与磁铁块的后端的极性相反，以利用电磁铁对磁铁块的磁吸力，带动磁铁块向纵向滑槽的后段移动，使得前排座椅随之向车辆后端移动。

技术总结
本发明提供了一种汽车座椅弹射系统及其控制方法，其中该系统包括液压驱动组件、发电机、控制器、磁铁块，液压驱动组件包括液压推杆、导管、叶轮机、液压缸和活塞，液压缸设在车辆前纵梁的空腔内，液压推杆的一端与活塞相连，其另一端延伸至空腔的前端；导管的两端分别与液压缸的前端处和后端处相连；叶轮机设在导管上，叶轮机用于驱动发电机工作；磁铁块设在车辆内前排座椅的安装座的底部，车身地板上设有供磁铁块沿车辆纵向滑动的纵向滑槽；磁铁块位于纵向滑槽的前段内，纵向滑槽的中段和后段内均设有电磁铁；控制器用于控制车载蓄电池是否向靠近磁铁块的电磁铁供电和发电机是否向各电磁铁供电。本发明能够提高车辆发生碰撞时乘员的安全性。时乘员的安全性。时乘员的安全性。


技术研发人员：黄维 陈思超 孙玉梅
受保护的技术使用者：安徽江淮汽车集团股份有限公司
技术研发日：2023.04.27
技术公布日：2023/7/4