專利名稱：自動(dòng)調(diào)節(jié)式舒適型椅及其控制方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種自動(dòng)調(diào)節(jié)式舒適型椅及其控制方法。
背景技術(shù)：
隨著人們生活水平和對(duì)汽車需求的提高，在駕乘汽車時(shí)已經(jīng)不單單注重汽車的外 觀、動(dòng)力性和可操作性，座椅的舒適程度也成為了關(guān)注的焦點(diǎn)。舒適的座椅可以使駕乘者身 心愉悅，解除疲憊，減少事故發(fā)生率。目前市面上的汽車座椅有些是通過(guò)可自由調(diào)節(jié)座椅的高度、傾斜角來(lái)增加乘坐舒 適度；有些通過(guò)增加頭枕、腰托、靠背等來(lái)增加乘坐舒適度。但是，由于每個(gè)人身高、體型、脊 椎形狀的不同，一般的座椅無(wú)法做到讓每個(gè)人的身體每一部位在乘坐時(shí)受力均勻。長(zhǎng)期受 力不均會(huì)造成血脈不暢、腰椎酸疼、下肢麻木，不利于駕車和乘客休息。有鑒于此，有必要提供一種新型座椅克服以上問(wèn)題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題在于提供一種自動(dòng)調(diào)節(jié)式舒適型椅。本發(fā)明所要解決的另一個(gè)技術(shù)問(wèn)題在于提供一種自動(dòng)調(diào)節(jié)式舒適型椅的控制方法。自動(dòng)調(diào)節(jié)式舒適椅，包括椅身和控制系統(tǒng)，此控制系統(tǒng)包括可變電容，包括彈簧、介質(zhì)層和金屬片，彈簧對(duì)椅身施力點(diǎn)為壓強(qiáng)點(diǎn)，可變電容持 續(xù)輸出每個(gè)彈簧壓強(qiáng)點(diǎn)的振蕩頻率；檢測(cè)電路，持續(xù)掃描可變電容輸出的振蕩頻率并發(fā)送給微處理器；微處理器，根據(jù)檢測(cè)電路提供的數(shù)據(jù)判斷每個(gè)壓強(qiáng)點(diǎn)電容的振蕩頻率是否相同， 通過(guò)控制電路控制彈簧收縮力，保持所有壓強(qiáng)點(diǎn)對(duì)人的作用力數(shù)值一致；控制電路，根據(jù)微處理器計(jì)算結(jié)果，對(duì)壓強(qiáng)值大于當(dāng)時(shí)壓強(qiáng)最小點(diǎn)的壓強(qiáng)點(diǎn)彈簧 通以適當(dāng)電流，導(dǎo)致通電后產(chǎn)生的彈簧收縮力抵消一部分彈簧對(duì)人體的作用力，使得該壓 強(qiáng)點(diǎn)對(duì)人的作用力值等于當(dāng)時(shí)壓強(qiáng)最小點(diǎn)的值。自動(dòng)調(diào)節(jié)式舒適椅的控制方法，包括控制系統(tǒng)通過(guò)檢測(cè)電路持續(xù)檢測(cè)每個(gè)壓強(qiáng) 點(diǎn)受力情況，由控制電路控制彈簧收縮力直到各壓強(qiáng)點(diǎn)受力一致。本發(fā)明的有益效果由于每個(gè)人身高、體型、脊椎形狀的不同，一般的座椅無(wú)法做到讓每個(gè)人的身體每 一部位在乘坐時(shí)受力均勻。長(zhǎng)期受力不均會(huì)造成血脈不暢、腰椎酸疼、下肢麻木，不利于駕 車和乘客休息。本發(fā)明可以讓駕乘者在使用座椅的過(guò)程中，尤其是在長(zhǎng)途旅行中，始終保持 身體與座椅之間接觸部分均勻受力，感覺(jué)舒適，使得使用者身心愉悅，解除疲憊。


圖1為本發(fā)明實(shí)施例座椅整體效果圖。
圖2為本發(fā)明實(shí)施例可變電容分布示意圖。圖3為本發(fā)明實(shí)施例可變電容結(jié)構(gòu)示意圖。圖4為本發(fā)明實(shí)施例控制系統(tǒng)框圖。圖5為本發(fā)明實(shí)施例控制系統(tǒng)工作流程圖。
具體實(shí)施例方式下面，結(jié)合附圖詳細(xì)說(shuō)明本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例。圖1是實(shí)施例座椅整體效果圖，圖2是實(shí)施例可變電容分布示意圖，該自動(dòng)調(diào)節(jié)式 舒適型椅，包括椅身和控制系統(tǒng)，此控制系統(tǒng)包括微處理器、檢測(cè)電路、可變電容和控制電 路。進(jìn)一步的，如圖3所示，每個(gè)可變電容包括彈簧3、介質(zhì)層11、12和金屬片21、22， 彈簧3兩端首先各自連接介質(zhì)層11、12，本發(fā)明介質(zhì)層優(yōu)選陶瓷，然后在介質(zhì)層11上連接金 屬片21，在介質(zhì)層12上連接金屬片22，通電之后，可變電容形成RC振蕩回路，輸出振蕩頻率。進(jìn)一步的，如圖4所示，控制電路與每個(gè)可變電容中的彈簧3相連，檢測(cè)電路與每 個(gè)可變電容的金屬片21、22相連，微處理器與檢測(cè)電路和控制電路相連。如圖5所示，所述控制系統(tǒng)具體工作步驟為步驟a.控制系統(tǒng)的數(shù)據(jù)初始化；步驟b.通電后可變電容形成RC振蕩回路，可變電容輸出RC振蕩回路的頻率；步驟c.微處理器通過(guò)檢測(cè)電路對(duì)振蕩頻率進(jìn)行持續(xù)掃描，并且判斷每個(gè)壓強(qiáng)點(diǎn) 電容的頻率是否相同；步驟d.如果檢測(cè)到的所有壓強(qiáng)點(diǎn)的頻率相同，則回到步驟b繼續(xù)掃描；如果不同， 則以當(dāng)時(shí)壓強(qiáng)最小點(diǎn)的數(shù)值作為標(biāo)準(zhǔn)，微處理器通過(guò)計(jì)算由控制電路對(duì)壓強(qiáng)值大于最小壓 強(qiáng)點(diǎn)的壓強(qiáng)點(diǎn)彈簧通以適當(dāng)電流，導(dǎo)致通電后產(chǎn)生的彈簧收縮力抵消一部分彈簧對(duì)人體的 作用力，使得該壓強(qiáng)點(diǎn)對(duì)人的作用力值等于當(dāng)時(shí)壓強(qiáng)最小點(diǎn)對(duì)人的作用力值。步驟e.其中微處理器通過(guò)控制電路調(diào)整各壓強(qiáng)點(diǎn)對(duì)人體作用力一致后，回到步 驟b。具體的，控制系統(tǒng)控制各個(gè)可變電容中彈簧收縮力F'的計(jì)算原理，設(shè)定此時(shí)檢測(cè) 到的最小壓力為N;設(shè)定控制系統(tǒng)中包括η個(gè)可變電容，所以包括η個(gè)彈簧，1，分別為 彈簧1、彈簧2...彈簧η。下面設(shè)定的分析對(duì)象為單個(gè)彈簧。控制系統(tǒng)開(kāi)啟之前，每個(gè)彈簧在人坐下時(shí)受到壓力為Fn，由公式Fn = kdn(1)k為胡克系數(shù)，dn為各個(gè)彈簧收縮量。控制系統(tǒng)開(kāi)啟后，F(xiàn)n保持不變。可變電容形成RC振蕩回路，可變電容輸出振蕩電 路的頻率f，微處理器通過(guò)檢測(cè)電路對(duì)于振蕩頻率f進(jìn)行掃描，如果檢測(cè)到的所有壓強(qiáng)點(diǎn)的 頻率相同，則繼續(xù)掃描；如果不同，則以當(dāng)時(shí)壓強(qiáng)最小點(diǎn)的壓力數(shù)值N作為標(biāo)準(zhǔn)，微處理器 通過(guò)計(jì)算由控制電路對(duì)壓強(qiáng)值大于最小壓強(qiáng)點(diǎn)的壓強(qiáng)點(diǎn)彈簧通以適當(dāng)電流I，導(dǎo)致通電后 產(chǎn)生的彈簧收縮力F'抵消一部分彈簧對(duì)人體的作用力，使得所有壓強(qiáng)點(diǎn)對(duì)人體的作用力 為N。理想狀態(tài)下，基本推算原理為
由公式N = kdn(min)(2)dn(fflin)為當(dāng)時(shí)檢測(cè)到的壓強(qiáng)點(diǎn)彈簧最小收縮量。ffflax= 1/(2 π RC fflin)(3)fmax為最大振蕩頻率，R為電阻值，計(jì)算出最小電容Cmin。再通過(guò)公式Cfflin = s ε/(4 π K Dn(fflax))(4)s為金屬片面積，ε為介電常數(shù)，η為圓周率，K為靜電力常數(shù)，Dn為可變電容金 屬片之間的距離，得出可變電容金屬片之間的最大距離Dn(max)，設(shè)定未受力時(shí)可變電容金屬 片之間的初始距離為D，則dn(min) = D-Dn(max)(5)由公式(3)、(4)、(5)代入(2)，得出N = kD- (s ε k Rfmax) /2K(6)當(dāng)振蕩頻率f取最大值fmax時(shí)，Dn為最大值Dnimax)，即dn為最小值dn(min)，由振蕩頻 率最大值fmax得出通電前彈簧對(duì)人體的最小力N。具體的，控制系統(tǒng)通過(guò)控制電路對(duì)可變電容中彈簧通以適當(dāng)電流I，控制彈簧收縮 力F'，推導(dǎo)過(guò)程為N = Fn-F'(7)可計(jì)算F'。磁場(chǎng)強(qiáng)度公式如下B = NLI(8)B為磁場(chǎng)強(qiáng)度，N為彈簧匝數(shù)，L為電感，I為通電電流。彈簧間總的收縮磁力庫(kù)倫磁力定律公式如下F' = mk2 (B2S2)/I2(9)F'為通電后彈簧間總的收縮力，S為彈簧面積，1為螺距，k2 = 1/(4 π μ )，π為 圓周率，μ是磁導(dǎo)率，m = D/1。將公式(8)帶入(9)，得出F' = Dk2 (N2L2I2S2)/I3(10)由公式(10)可知，F(xiàn)'可以通過(guò)控制通入電流I來(lái)控制。綜上所述，以上僅為本發(fā)明在汽車座椅上實(shí)施例而已，是為了幫助理解本專利的 精神和要點(diǎn)，但并非用于限定本發(fā)明的保護(hù)范圍。凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任 何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
一種自動(dòng)調(diào)節(jié)式舒適型椅，其組成包括椅身和控制系統(tǒng)，其特征在于此控制系統(tǒng)包括可變電容，包括彈簧、介質(zhì)層和金屬片，彈簧對(duì)椅身施力點(diǎn)為壓強(qiáng)點(diǎn)，可變電容持續(xù)輸出每個(gè)彈簧壓強(qiáng)點(diǎn)的振蕩頻率；檢測(cè)電路，持續(xù)掃描可變電容輸出的振蕩頻率并發(fā)送給微處理器；微處理器，根據(jù)檢測(cè)電路提供的數(shù)據(jù)判斷每個(gè)壓強(qiáng)點(diǎn)電容的振蕩頻率是否相同，通過(guò)控制電路控制彈簧收縮力，保持所有壓強(qiáng)點(diǎn)對(duì)人的作用力數(shù)值一致；控制電路，根據(jù)微處理器計(jì)算結(jié)果，對(duì)壓強(qiáng)值大于當(dāng)時(shí)壓強(qiáng)最小點(diǎn)的壓強(qiáng)點(diǎn)彈簧通以適當(dāng)電流，導(dǎo)致通電后彈簧收縮力抵消一部分彈簧對(duì)人體的作用力，使得該壓強(qiáng)點(diǎn)的值等于當(dāng)時(shí)壓強(qiáng)最小點(diǎn)的值。
2.一種自動(dòng)調(diào)節(jié)式舒適椅的控制方法，其中自動(dòng)調(diào)節(jié)式舒適椅包括椅身和控制系統(tǒng)， 此控制系統(tǒng)包括可變電容、檢測(cè)電路、微處理器和控制電路，所述可變電容包括彈簧、介質(zhì) 層和金屬片，彈簧對(duì)椅身施力點(diǎn)為壓強(qiáng)點(diǎn)；該自動(dòng)調(diào)節(jié)式舒適椅的控制方法，包括控制系統(tǒng)通過(guò)檢測(cè)電路持續(xù)檢測(cè)每個(gè)壓強(qiáng)點(diǎn)受力情況，由控制電路控制彈簧收縮力直 到各壓強(qiáng)點(diǎn)對(duì)人體作用力一致。
3.如權(quán)利要求2所述的控制方法，其中控制系統(tǒng)工作步驟為 步驟a.控制系統(tǒng)的數(shù)據(jù)初始化；步驟b.通電后可變電容形成RC振蕩回路，可變電容輸出RC振蕩回路的頻率； 步驟c.微處理器通過(guò)檢測(cè)電路對(duì)振蕩頻率進(jìn)行持續(xù)掃描，并且判斷每個(gè)壓強(qiáng)點(diǎn)電容 的頻率是否相同；步驟d.如果檢測(cè)到的所有壓強(qiáng)點(diǎn)的頻率相同，則回到步驟b繼續(xù)掃描；如果不同，則以 當(dāng)時(shí)壓強(qiáng)最小點(diǎn)的數(shù)值作為標(biāo)準(zhǔn)，微處理器通過(guò)計(jì)算由控制電路對(duì)壓強(qiáng)值大于最小壓強(qiáng)點(diǎn) 的壓強(qiáng)點(diǎn)彈簧通以適當(dāng)電流，導(dǎo)致通電后產(chǎn)生的彈簧收縮力抵消一部分彈簧對(duì)人體的作用 力，使得該壓強(qiáng)點(diǎn)對(duì)人的作用力值等于當(dāng)時(shí)壓強(qiáng)最小點(diǎn)的值。
4.如權(quán)利要求3所述的控制方法，其中微處理器通過(guò)控制電路調(diào)整各壓強(qiáng)點(diǎn)對(duì)人體作 用力一致后，回到上述步驟b。
全文摘要
本發(fā)明實(shí)施例公開(kāi)了一種自動(dòng)調(diào)節(jié)式舒適型椅，其組成包括椅身、彈簧和控制系統(tǒng)，椅身與彈簧相連；彈簧對(duì)椅身施力點(diǎn)為壓強(qiáng)點(diǎn)，此控制系統(tǒng)包括可變電容，包括彈簧、介質(zhì)層和金屬片，可變電容持續(xù)輸出每個(gè)彈簧壓強(qiáng)點(diǎn)的振蕩頻率；檢測(cè)電路，持續(xù)掃描可變電容輸出的振蕩頻率并發(fā)送給微處理器；微處理器，根據(jù)檢測(cè)電路提供的數(shù)據(jù)判斷每個(gè)壓強(qiáng)點(diǎn)電容的振蕩頻率是否相同，通過(guò)控制電路控制彈簧收縮力，保持所有壓強(qiáng)點(diǎn)對(duì)人的作用力數(shù)值一致；控制電路，根據(jù)微處理器計(jì)算結(jié)果，對(duì)壓強(qiáng)值大于當(dāng)時(shí)壓強(qiáng)最小點(diǎn)的壓強(qiáng)點(diǎn)彈簧通以適當(dāng)電流，導(dǎo)致通電后產(chǎn)生的彈簧收縮力抵消一部分彈簧對(duì)人體的作用力，使得該壓強(qiáng)點(diǎn)對(duì)人的作用力值等于當(dāng)時(shí)壓強(qiáng)最小點(diǎn)的值。一種自動(dòng)調(diào)節(jié)式舒適椅的控制方法，包括控制系統(tǒng)通過(guò)檢測(cè)電路持續(xù)檢測(cè)每個(gè)壓強(qiáng)點(diǎn)受力情況，由控制電路控制彈簧收縮力直到各壓強(qiáng)點(diǎn)對(duì)人體作用力一致。
文檔編號(hào)B60N2/44GK101987582SQ200910109208
公開(kāi)日2011年3月23日 申請(qǐng)日期2009年7月30日 優(yōu)先權(quán)日2009年7月30日
發(fā)明者杜宇建, 楊青春, 王歡, 陳大軍 申請(qǐng)人:比亞迪股份有限公司