座椅支撑系统以及车辆的制作方法

1.本技术涉及交通工具技术领域，特别地涉及一种座椅支撑系统以及车辆。


背景技术：

2.车辆在高速行驶时，特别是夜间高速行车时，驾驶员可能会低头观看仪表显示或观看中控台的音响等显示，此时如果前方遇有紧急情况就有可能因来不及采取有效措施而造成事故。为避免这种情况发生，有些高档车辆上装配了抬头显示系统，它可以将有关信息显示在前风挡玻璃的驾驶员平视范围上，这样可以避免低头看仪表，从而缩短眼球对前方的视觉盲区时间，对减少因低头走神引起的交通事故有着重要的价值。
3.抬头显示系统(head up display，hud)也称为平视显示系统。hud可以将重要的信息，如速度、油量、转速、导航信息等，投射到前挡风玻璃的驾驶员平视范围之内，显示位置和显示亮度可调。驾驶员几乎不用改变眼睛焦距和注视范围，即可方便的查看所需信息。
4.通常情况下，hud直接通过安装支架安装于车辆的仪表台上，以便于向前挡风玻璃投影。然而，hud的投影画面的高度在开车过程中不能灵活调节导致特定场景下显示信息看不清、看不到的问题开始凸显，例如，采用统一高度位置的投影画面，不能完全适应于不同身高的驾驶员，基于此，有必要研究一种方案，使hud的投影画面的高度能够适应于驾驶员的高度，从而提高用户的体验感受。


技术实现要素：

5.本技术实施例提供一种座椅支撑系统以及车辆。
6.根据本技术的第一方面，本技术实施例提供一种座椅支撑系统，用于支撑车辆内的座椅，座椅支撑系统包括视觉传感器、控制器、驱动电机、行星轮系传动机构以及支撑机构。视觉传感器用于检测车辆的驾驶员的视线高度，控制器电性连接于视觉传感器，驱动电机电性连接于控制器。行星轮系传动机构具有输出轴和输入轴，输入轴连接于驱动电机，支撑机构连接于输出轴，并适于支撑座椅的底部。控制器被配置为根据视觉传感器的检测数据控制驱动电机带动行星轮系传动机构及支撑机构运动以调节座椅的高度。
7.其中，在一些可选实施例中，支撑机构包括支撑轮以及支撑座，支撑座适于支撑座椅的底部，支撑轮连接于输出轴，并与支撑座传动连接以驱动支撑座沿着预定方向平移。
8.其中，在一些可选实施例中，支撑轮为凸轮盘结构，支撑轮与支撑座在预定方向上并列设置，支撑轮的外周壁与支撑座相接触。
9.其中，在一些可选实施例中，支撑轮包括椭圆轮盘以及多个凸齿，椭圆轮盘的中心连接于输出轴，多个凸齿沿椭圆轮盘的周向依次排列设置于椭圆轮盘的外周壁。
10.其中，在一些可选实施例中，支撑座朝向支撑轮的一侧设有限位槽，支撑轮至少部分地嵌入限位槽中。
11.其中，在一些可选实施例中，支撑轮为齿轮结构，支撑轮的中心连接于输出轴；支撑机构还包括沿预定方向设置的齿条，齿条连接于支撑座并与支撑轮啮合。
12.其中，在一些可选实施例中，行星轮系传动机构包括驱动轮、行星轮以及中心轮，驱动轮通过输入轴连接于驱动电机，行星轮啮合于驱动轮和中心轮之间，输出轴连接于中心轮的轴心。
13.其中，在一些可选实施例中，输出轴穿设于中心轮的中心，支撑机构的数量为两个，两个支撑机构分别设置于输出轴的相对两端，中心轮位于两个支撑机构之间。
14.其中，在一些可选实施例中，视觉传感器包括以下传感器中的至少一种：图像传感器、眼动传感器、高速近红外摄像头。
15.根据本技术的第二方面，本技术实施例提供一种车辆，包括车体、座椅、抬头显示装置以及上述中任一项的座椅支撑系统。车体内设有仪表台，座椅设置于车体内，并与仪表台相对间隔。抬头显示装置设置于仪表台，座椅支撑系统设置于座椅的底部。
16.本技术实施方式提供的座椅支撑系统以及配置有座椅支撑系统的车辆中，座椅支撑系统设置在座椅的底部，其视觉传感器可以用于检测车辆的驾驶员的视线高度，控制器被配置为根据视觉传感器的检测数据控制驱动电机带动行星轮系传动机构及支撑机构运动，例如，控制器根据驾驶员的视线高度来决定座椅所需调整的目标高度后可以将目标高度换算为驱动电机的目标运动行程，并控制驱动电机按照该目标运动行程转动以驱动行星轮系传动机构转动，使支撑机构运动以支撑起座椅，从而达到调节座椅高度的目的。
17.由于驱动电机的转动行程可以根据驾驶员的视线高度来确定，二者之间存在对应关系，这就使座椅的实际高度能够与驾驶员的视线高度所对应，从而能够实现根据驾驶员的视线高度来具体调节座椅高度的目的。而驾驶员的视线高度和抬头显示装置的投影画面之间存在一个舒适高度区域，也即，当驾驶员的视线范围位于该舒适高度区域时，其观看抬头显示装置的投影画面时的舒适度较高，因此，控制器只要根据驾驶员的视线高度数据调节座椅的高度，使调节后的视线高度数据落入该舒适高度区域，能够使驾驶员的视线高度适应于抬头显示装置的投影画面，从而提高驾驶员观看投影画面时的舒适度。
附图说明
18.为了更清楚地说明本技术的技术方案，下面将对实施方式中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本技术的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
19.图1是本技术实施例提供的车辆的整体示意图。
20.图2是图1所示座椅支撑系统以及座椅的示意图。
21.图3是图2所示座椅支撑系统以及座椅的局部放大示意图。
22.图4是图3所示座椅支撑系统的行星轮系传动机构和支撑机构的局部示意图。
23.图5是图3所示座椅支撑系统的行星轮系传动机构的一种结构示意图。
24.图6是图3所示行星轮系传动机构和支撑机构的另一种结构示意图。
25.图7是图3所示行星轮系传动机构和支撑机构的又一种结构示意图。
26.图8是图3所示行星轮系传动机构和支撑机构的再一种结构示意图。
具体实施方式
27.为了使本技术领域的人员更好地理解本技术方案，下面将结合本技术实施例中的
附图，对本技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅仅是本技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本技术中的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本技术保护的范围。
28.请参阅图1，本技术实施方式提供一种座椅支撑系统100以及配置有该座椅支撑系统100的车辆200。车辆200包括抬头显示装置210、车体230、座椅250以及上述的座椅支撑系统100。座椅250以及仪表台270均设置于车体230内，且座椅250和仪表台270相对间隔设置。抬头显示装置210安装于仪表台270，其可以包括投影镜头、投影芯片等成像系统，以便于向车辆200的前挡风玻璃进行投影。座椅支撑系统100设置于座椅250的底部，并位于车体230内的底板和座椅之间，以用于支撑座椅250。
29.请参阅图2，座椅支撑系统100包括视觉传感器10、控制器30、驱动电机50、行星轮系传动机构70以及支撑机构90，视觉传感器10用于检测车辆200的驾驶员的视线高度，控制器30电性连接于视觉传感器10，支撑机构90用于支撑座椅250的底部，驱动电机50电性连接于控制器30并受控于控制器30，行星轮系传动机构70连接于驱动电机50和支撑机构90之间，支撑机构90用于支撑座椅250的底部。控制器30被配置为根据视觉传感器10的检测数据控制驱动电机50带动行星轮系传动机构70和支撑机构90运动，以调节座椅250的高度。
30.因此，上述的座椅支撑系统100的视觉传感器10可以用于检测车辆200的驾驶员的视线高度，控制器30被配置为根据视觉传感器10的检测数据控制驱动电机50带动行星轮系传动机构70和支撑机构90运动，例如，控制器30根据驾驶员的视线高度来决定驱动电机50的目标运动行程后，控制驱动电机50按照该目标运动行程带动行星轮系传动机构70运动，使支撑机构90受迫运动后支撑起座椅250，从而达到调节座椅250高度的目的，进而使座椅250上的驾驶员处于方便观看抬头显示装置210的高度，提高其使用体验感。
31.在本技术实施例中，视觉传感器10包括以下传感器中的至少一种：图像传感器、眼动传感器、高速近红外摄像头等。
32.例如在一些示例中，视觉传感器10包括图像传感器时，其可以为coms高速图像传感器，并可以设置于抬头显示装置210上(例如集成在抬头显示装置210内)，或者设置在仪表台270上，并朝向座椅250设置。工作时，coms高速图像传感器获取座椅250上的驾驶员的眼部图像，并根据眼部图像的图像特征(例如像素占比、角度等信息)分析驾驶员的眼部的空间位置信息(例如相对于coms高速图像传感器的方位信息)，获得驾驶员的眼部在车辆200内的高度信息，从而获得驾驶员的视线高度，应当理解的是，在本示例中所例举的“根据眼部图像特征分析驾驶员的眼部的空间位置信息”的手段，可以基于图像处理和分析的现有技术获得，本说明书不再赘述。
33.又如在另一些示例中，视觉传感器10包括高速近红外摄像头时，其采用高速近红外摄像头拍摄人眼红外特征图像，对该红外特征图像进行图像处理，从而得出驾驶员的眼部的空间位置信息，这些例举的图像处理的手段，也可以基于图像处理和分析的现有技术获得，本说明书不再赘述。再如，视觉传感器10包括眼动传感器时，其可以采用眼动传感器中的近红外光源使用户眼睛的角膜和瞳孔上产成反射图像，然后使用两个图像传感器采集眼睛与反射的图像，对该眼睛与反射的图像进行图像处理，从而得出驾驶员的眼部的空间位置信息，这些例举的图像处理的手段，也可以基于图像处理和分析的现有技术获得，本说明书不再赘述。
34.在本技术实施例中，控制器30可以为控制芯片、集成电路板等结构，其中可以内置有图像处理芯片，以用于对视觉传感器10所获取的图像进行处理，上文所例举的图像处理手段，均可以由控制器30完成。具体而言，控制器30用于获取视觉传感器10所拍摄的驾驶员的眼部图像后，采用对应的图像处理分析方法，得到驾驶员的眼部的空间位置信息，从而换算得到驾驶员的眼部在车辆200内的高度信息，进而获得驾驶员的视线高度。进一步地，控制器30可以根据抬头显示装置210的实际投影画面高度来获得对应的舒适高度区域(舒适高度区域可以是现有的、内置于抬头显示装置210或控制器30内的数据)，也即，当驾驶员的视线范围位于该舒适高度区域时，其观看抬头显示装置210的投影画面时的舒适度较高，在控制器30获得驾驶员的视线高度后，可以控制驱动电机50驱动座椅250升降，进而使驾驶员的眼部处于舒适高度区域内，以便于驾驶员观看抬头显示装置210的投影画面。
35.在本技术实施例中，驱动电机50可以为旋转电机。在其他实施例中，驱动电机50可以为自带减速箱的旋转电机，也可以为旋转舵机等旋转驱动装置。具体而言，驱动电机50电性连接于控制器30，并根据控制器30输入的控制指令和目标运动行程进行转动。
36.请参阅图3及图4，在本实施例中，行星轮系传动机构70具有输入轴701和输出轴703，输入轴701连接于驱动电机50，输出轴703连接于支撑机构90。行星轮系传动机构70包括驱动轮72、行星轮74以及中心轮76，驱动轮72通过输入轴701连接于驱动电机50，行星轮74啮合于驱动轮72和中心轮76之间，输出轴703连接于中心轮76的轴心。当驱动电机50旋转时，其通过输入轴701带动驱动轮72转动，驱动轮72通过行星轮74的啮合关系带动中心轮76转动，中心轮76通过输出轴703带动支撑机构90运动，从而调节座椅250的升降高度。
37.具体而言，在本实施例中，驱动轮72可以为齿轮轴，驱动轮72和输入轴701之间可以为一体成型作为齿轮轴的整体，直接连接至驱动电机50。在另一些实施例中，驱动轮72作为单独的齿轮，其通过联轴器或者花键等结构与输入轴701同轴连接。驱动轮72可以为直齿轮、斜齿轮或者人字齿轮等结构。在本实施例中，驱动轮72在图4中示意为圆柱齿轮的结构，应理解的是，在其他实施例中，驱动轮72可以为内齿圈的结构(如图5)，以与行星轮74以及中心轮76共同形成通常意义中的“行星轮系”，也能够保证驱动轮72能够承受较大的载重，且传动较为平稳。
38.行星轮74可以为圆柱齿轮构型，其可以为直齿轮、斜齿轮或者人字齿轮等结构。行星轮74主要用于传递驱动轮72的动力，并实现转数的改变，以达到设计所需的运动速度。在一些实施例中，当驱动轮72为内齿圈的结构时(如图5)，行星轮74可以设置在内齿圈的内部，并啮合于内齿圈，此时，行星轮74的数量可以为多个，例如，其数量可以为三个，三个行星轮74沿着内齿圈的周向依次间隔设置，且均可以与内齿圈相啮合，并均啮合至中心轮76，此时，三个行星轮74能够保证行星轮系传动机构70的承载能力较大且传动平稳；进一步地，三个行星轮74的转轴可以通过三轴保持架彼此连接并保持相对位置关系不易改变，从而进一步提高行星轮系传动机构70的结构稳定性。
39.在本实施例中，中心轮76可以为齿轮轴，中心轮76和输出轴703之间可以为一体成型作为齿轮轴的整体。在另一些实施例中，中心轮76作为单独的齿轮，其通过联轴器或者花键等结构与输出轴703同轴连接。中心轮76可以为直齿轮、斜齿轮或者人字齿轮等结构，其啮合于行星轮74并用于转递行星轮74的运动。在一些实施例中，如图5所示，当驱动轮72为内齿圈的结构时，中心轮76可以设置在内齿圈的中心处，并与内齿圈同轴设置；此时，若行
星轮74为三个，则三个行星轮74环绕在中心轮76的外周，并等间距分布。本技术实施例中，采用行星轮系作为传动机构，其传动平稳可靠、承载能力较强，能够适应于座椅高度调节的需求场景。
40.请再次参阅图4，在本实施例中，输出轴703可以为长轴，其穿设于中心轮76的中心，且输出轴703的两端分别暴露在中心轮76的相对两侧，输出轴703用于安装支撑机构90。
41.在本实施例中，支撑机构90包括支撑轮92以及支撑座94，支撑轮92连接于输出轴703，支撑座94设置于支撑轮92和座椅250之间，并用于支撑座椅250的底部。进一步地，支撑座94可以为块状座体或者板状座体，其可以通过紧固件等装配于座椅250的底部以起到支撑和转动的作用。支撑轮92和支撑座94传动连接，以传递输出轴703的运动，从而驱动支撑座94沿着预定方向h平移，其中，预定方向h为座椅250的升降高度方向。应理解的是，本技术中支撑轮92和支撑座94之间的“传动连接”应理解为二者之间的位置、连接关系可以传递运动，例如，二者之间可以通过连接件进行物理连接(例如铰接、枢接等连接关系)，或者二者中的部件之间可以直接进行物理连接(例如铰接、枢接等连接关系)，或者二者可以接触连接而以抵推的形式传递运动(例如表面接触连接，或者嵌套接触连接等)。
42.在图4所示的实施例中，支撑轮92和支撑座94在预定方向h上大致并列设置，支撑轮92为凸轮盘结构，其外周壁与支撑座94相接触。进一步地，支撑轮92可以为偏心凸轮，例如，其连接于输出轴703的位置与自身的几何中心并不重合，当支撑轮92随着输出轴703转动时，其周壁上与支撑座94接触的触点位置不断发生改变，而触点位置和支撑轮92的旋转中心之间的距离决定了支撑座94和该旋转中心之间的距离(也即支撑座94的相对高度)，所以，当支撑轮92转动时，其能够支持支撑座94在预定方向h上进行平移运动。在另一些示例中，支撑轮92可以为规则凸轮结构，例如，支撑轮92可以为椭圆状的凸轮，其连接于输出轴703的位置与自身的几何中心重合，这就使得支撑轮92的周壁上的点到几何中心之间的距离容易被确定，因此，只要得知支撑轮92的旋转角度，即可知支撑轮92与支撑座94接触的触点位置的相对高度，也即能够计算支撑座94的升降高度。
43.进一步地，请参阅图6，在一些实施例中，为了防止支撑轮92和支撑座94之间的相对位置发生偏离，支撑座94朝向支撑轮92的一侧可以设有限位槽941，支撑轮92至少部分地嵌入限位槽941中，能够提高座椅支撑系统100的整体稳定性。
44.支撑轮92的外周壁结构可以为光壁表面或者设置有其他构型。例如，请参阅图7，在一些实施例中，支撑轮92的外周壁结构为齿状结构。具体而言，支撑轮92包括椭圆轮盘921以及多个凸齿923，椭圆轮盘921的中心连接于输出轴703，多个凸齿923沿椭圆轮盘921的周向依次排列设置于椭圆轮盘921的外周壁。凸齿923的顶端与支撑座94接触，能够减小二者的接触摩擦力，从而使支撑机构90的传动更为平稳顺滑，且噪音较小。
45.支撑轮92还可以为上述实施例所提供的结构外的其他构型。例如，请参阅图8，在一些实施例中，支撑轮92为齿轮结构，例如可以为圆柱齿轮结构，其中心连接于输出轴703。进一步地，支撑机构94还可以包括沿着预定方向h设置的齿条96，齿条96连接于支撑座94，并啮合于支撑轮92。当支撑轮92转动时，其通过啮合关系带动齿条96沿着预定方向h平移，从而使支撑座94沿着预定方向h平移，以达到调节座椅250的高度的目的。
46.在本技术实施例中，支撑机构90的数量不受限制，例如，请再次参阅图3，支撑机构90的数量可以为两个，两个支撑机构90分别设置于输出轴703的相对两端，使得中心轮76位
于两个支撑机构90之间，如此，能够高效地利用行星轮系传动机构70输入的能量来进行升降，且输出的运动较为对称、平稳。类似地，在本技术所提供的车辆200中，座椅支撑系统100的数量可以为一个或多个，当座椅支撑系统100为多个时，多个座椅支撑系统100可以依次并列设置于座椅250的底部，以便于为座椅250提供稳固的支撑。
47.本技术所提供的座椅支撑系统100在工作时，例如，车辆200在行车过程中，视觉传感器90实时获取驾驶员的眼部图像并传输至控制器30，控制器30根据该眼部图像进行分析检测到驾驶员视线高度，计算驾驶员的眼部的目标高度位置后，将目标高度位置换算为驱动电机50的目标运动行程，并将工作指令以及目标运动行程发送给驱动电机50。例如，目标高度位置可以分为3个等级，每个等级由高度区间界定；若当前的视线高度超出当前等级的高度区间时，控制器30便向驱动电机50发出调整高度指令。驱动电机50接收到高度调节指令后工作，控制行星轮系传动机构70带动支撑机构90运动，并实时标定行程，当支撑机构90运动使驾驶员实时的视线高度达到目标等级的高度区间时，则控制器30给出高度反馈信息反馈给驱动电机50，动电机50停止工作，则高度调节完成。反之，若需要降低座椅250的高度，工作过程与上述的过程相反，本技术说明书不再赘述。上述工作过程中，所涉及的指令生成、信号传递，均可由本领域技术人员根据本领域的公知常识来实现。
48.本技术实施方式提供的座椅支撑系统以及配置有座椅支撑系统的车辆中，座椅支撑系统设置在座椅的底部，其视觉传感器可以用于检测车辆的驾驶员的视线高度，控制器被配置为根据视觉传感器的检测数据控制驱动电机带动行星轮系传动机构及支撑机构运动，例如，控制器根据驾驶员的视线高度来决定座椅所需调整的目标高度后可以将目标高度换算为驱动电机的目标运动行程，并控制驱动电机按照该目标运动行程转动以驱动行星轮系传动机构转动，使支撑机构运动以支撑起座椅，从而达到调节座椅高度的目的。
49.由于驱动电机的转动行程可以根据驾驶员的视线高度来确定，二者之间存在对应关系，这就使座椅的实际高度能够与驾驶员的视线高度所对应，从而能够实现根据驾驶员的视线高度来具体调节座椅高度的目的。而驾驶员的视线高度和抬头显示装置的投影画面之间存在一个舒适高度区域，也即，当驾驶员的视线范围位于该舒适高度区域时，其观看抬头显示装置的投影画面时的舒适度较高，因此，控制器只要根据驾驶员的视线高度数据调节座椅的高度，使调节后的视线高度数据落入该舒适高度区域，能够使驾驶员的视线高度适应于抬头显示装置的投影画面，从而提高驾驶员观看投影画面时的舒适度。
50.在本技术说明书中，如在说明书及权利要求当中使用了某些词汇来指称特定组件。本领域技术人员应可理解，硬件制造商可能会用不同名词来称呼同一组件。说明书及权利要求并不以名称的差异作为区分组件的方式，而是以组件在功能上的差异作为区分的准则。如在通篇说明书及权利要求当中所提及的“包括”为一开放式用语，故应解释成“包含但不限定于”；“大致”是指本领域技术人员能够在一定误差范围内解决技术问题，基本达到技术效果。
51.在本技术的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“里”等指示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技术而简化描述，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技术的限制。
52.在本技术中，除非另有明确的规定或限定，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，或一体连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接连接，也可以通过中间媒介间接相连，也可以是两个元件内部的连通，也可以是仅为表面接触。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技术中的具体含义。
53.在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本技术的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。
54.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。在本技术的描述中，“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。
55.最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本技术的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本技术进行了详细的说明，本领域的普通技术人员当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不驱使相应技术方案的本质脱离本技术各实施例技术方案的精神和范围。