自适应舒适座椅

创意简介：

现代人坐着的时间越来越长,每个人都想拥有符合自身体型的舒适座椅。随着汽车量增长，堵车日益严重，座椅的舒适度被广泛重视。座椅不舒适可能导致乘员腰肩背等身体疾病缠身或生理心理疲劳，也可能分散司机的注意力，使乘员不能保持正确的乘坐姿势，使交通事故后果严重。全球每年因驾驶疲劳而导致的车祸约10万起。目前的座椅根据国际标准定格体型，不能满足高矮胖瘦者的个性化体型特点，且人体型态贴合感差，调节不便。自适应舒适座椅可自动感知乘员体重和体型，识别乘员的身体部位，自动调节座椅内部排列的一系列气囊的形状，以调节座椅外形及其各部分对人体的支持力，完全贴合每一位乘员的身体轮廓，减小脊柱的受力，达到最佳的舒适度。

作品描述：

该产品的设计方案是：根据人体工程学要求，将座椅分隔为二十个左右的平行小区域，在每个区域外安装压力传感器，用以敏感人体的体重、身高和身型信息，在每个小区域内安装气囊，在每个气囊的进气口设置阀门控制开关，在排气口设置安全阀（溢流阀）。在人员乘坐后，根据不同部位的压力不同，自动识别乘坐人的头部、颈部、背部、腰部和髋部，根据系统中预设的“各身体部位压力——舒适度——气囊内气压”模型（该模型由试验测得），控制气泵，自动调节各气囊内的压力。当气囊完美贴合人体各部位轮廓，并具有相应合适的压力时，相应气囊进气口阀门闭合并锁定，实现了座椅形状的自动调节，在不更换座椅的情况下实现了个性化调节座椅尺寸和形状的目的，达到最佳的力学舒适度。座椅可储存乘坐人的个性化设置信息，当乘员对座椅某部位压力不满意时，可手动解锁该区域的气囊进气口阀门，电动气泵即对该对应气囊进行充气，实现了座椅的细节调整。

该产品由靠背、骨架、气囊、底座、电动气泵、前后调节电机、上下调节电机、调节机构、传感器及控制电路和坐垫等部分组成。 座椅的骨架上横向平行排布一系列金属管，金属管两侧使用拉簧安装在骨架上，金属管用以支承人体重量及安装气囊。气囊之间互相连接。

气囊外部与人体接触处为填充有回弹性能好的软性发泡材质（如低密度聚氨酯泡沫等材料）的一层靠垫和坐垫，使人乘坐起来更感舒适。同时，气囊通过安全阀等设置过压保护功能，在受到剧烈撞击时能够快速泄压，吸收撞击能量，缓冲人体运动，降低撞击对人体的损害。

座椅的前后方向、整体上下方向和座椅靠背倾斜角度通过永磁直流电机进行调整。

座椅内部结构如图1所示：

图1座椅内部结构示意图

乘员坐上后气囊的形状如图2所示：

图2乘坐后气囊形状示意图

乘坐后座椅的形状如图3所示：

图3乘坐后座椅的形状

本作品的创新点是：

1）人体工程学设计，可根据舒适度模型自动调节座椅与人体接触处形状及座椅靠背和坐垫的软硬程度，能获得最佳的舒适度；

2）个性化设计，自动适应不同体型和体重的乘员。

3）气囊具有过压保护功能，有一定的吸能和缓冲特性。

4）取消了普通电动座椅的腰托调节电机（腰垫调节电机）、靠背上下调节电机、靠枕上下、前后调节电机等7个位置和方向的调节电机和伺服驱动、减速机构，如图4所示。

图4比电动座椅减少的电机和机构示意图

5）气泵可通入暖风，具备加热和冷却座椅的功能。

本作品的应用场景是：

自适应舒适座椅可应用于飞机、豪华汽车、动车、家庭的座椅以及老板椅等，相比较目前市场上有腰部气囊按摩功能的电动座椅，由于取消了头枕、颈枕、腰拖等部位的7个调节电机和控制执行机构，却只增加了安全阀、压力传感器和进气口阀门开关，因此其成本将大大低于电动座椅，其价格介于普通轿车手动座椅和电动座椅的价格之间。

该自适应舒适座椅还可在保留气囊和电动气泵的基础上，完全去掉电机和控制执行机构，将电动调节改为手动机械式调节，使价格大幅度降低，即可应用于普通长途汽车、火车的座椅，办公会议用椅上。