本发明涉及汽车技术领域，特别是涉及一种汽车中央扶手装置及其控制方法。
背景技术：
汽车中央扶手为车辆乘员提供了手臂支撑作用，作为一项乘坐舒适性功能，目前在现有车型已广泛应用。现有技术中，机械式或电动中央扶手能前后滑动、上下调节或绕转轴旋转，传动机构复杂，中央扶手必须与扶手箱有机械连接，结构空间大，导致扶手盒储物空间小，同时车辆震动会通过机械连接结构传递给中央扶手和乘员，导致中央扶手舒适性差。
前面的叙述在于提供一般的背景信息，并不一定构成现有技术。
技术实现要素：
本发明的目的在于提供一种能够使中央扶手悬浮于扶手箱的汽车中央扶手装置及其控制方法。
本发明提供一种汽车中央扶手装置，包括中央扶手、扶手箱和电极带组件，所述电极带组件包括相互之间产生磁场力的上电极带和下电极带，所述上电极带和所述下电极带均包括电极单元，所述电极单元为n电极单元或s电极单元，所述上电极带位于所述中央扶手，所述下电极带位于所述扶手箱，使所述中央扶手能通过所述电极带组件悬浮于所述扶手箱上方。
进一步地，所述上电极带和所述下电极带均包括多个电极单元，所述上电极带和所述下电极带中所述n电极单元和所述s电极单元交替排布。
进一步地，所述汽车中央扶手装置还包括连接所述电极单元且通过改变所述电极单元的电流来调节所述电极单元的磁场的控制单元。
进一步地，所述控制单元包括用于接收并传递信号的控制器和用以调节所述中央扶手位置的控制开关，所述控制器与所述控制开关连接，所述控制开关包括扶手前后调节开关和扶手高度调节开关，所述扶手前后调节开关通过所述控制器调节所述上电极带中电极单元的磁场极向，所述扶手高度调节开关通过所述控制器改变所述上电极带和所述下电极带中电极单元的电流来调节所述电极单元的磁场强度。
进一步地，所述汽车中央扶手装置还包括接收所述中央扶手受力信号的压力传感装置，所述压力传感装置连接所述控制单元，所述控制单元根据所述压力传感装置反馈的受力信号调节所述电极单元的磁场强度。
进一步地，所述电极单元包括线圈。
进一步地，所述汽车中央扶手装置还包括缓冲元件，所述缓冲元件分别紧贴于所述中央扶手下方和所述扶手箱上方。
进一步地，所述汽车中央扶手装置还包括柔性连接元件，所述柔性连接元件两端分别连接所述中央扶手和所述扶手箱。
进一步地，所述柔性连接元件包括电性连接所述上电极带和所述下电极带的线束。
本发明提还提供了一种如上所述的汽车中央扶手装置的控制方法，所述控制方法包括：将所述上电极带所有电极单元均调整为第一极性，所述下电极带所有电极单元均调整为与所述第一极性相反的第二极性，使所述中央扶手与所述扶手箱紧固在一起；或将所述上电极带所有电极单元与所述下电极带所有电极单元均调整为同一极性，使所述中央扶手与所述扶手箱分离处于悬浮状态。
本发明提还提供了一种如上所述的汽车中央扶手装置的控制方法，所述控制方法包括：获得车辆行驶速度信号；通过改变所述上电极带的电极单元的电流方向来调节所述电极单元的磁场极向，使得所述上电极带相对路面保持与车辆相同的行驶速度。
本发明提还提供了一种如上所述的汽车中央扶手装置的控制方法，所述控制方法包括：获得所述扶手前后调节开关或所述扶手高度调节开关反馈的调节信号；调节所述电极单元的磁场强度，使得所述中央扶手相对所述扶手箱的位置前后或上下运动。
本发明提还提供了一种如上所述的汽车中央扶手装置的控制方法，所述控制方法包括：接收所述压力传感装置反馈的所述中央扶手受力信号；调节所述电极单元的磁场强度，产生与手对所述中央扶手的压力同等的磁场力，使得所述中央扶手维持在一定高度不变。
本发明提供的汽车中央扶手装置及其控制方法通过上电极带和下电极带中的电极单元相互之间产生的磁场力使得中央扶手能够悬浮于扶手箱上方，从而改善扶手箱储物空间和提升中央扶手舒适性。
附图说明
图1为本发明实施例汽车中央扶手装置的组合示意图。
图2为图1所示汽车中央扶手装置的分解示意图。
图3为图1所示汽车中央扶手装置的n电极单元的立体示意图。
图4为图1所示汽车中央扶手装置的电极单元磁极互换的立体示意图。
图5为图1所示汽车中央扶手装置的上电极带或下电极带的立体示意图。
图6为图1所示汽车中央扶手装置的上电极带和下电极带的截面示意图。
图7为图1所示汽车中央扶手装置的上电极带和下电极带中电极单元相对静止的磁场截面示意图。
图8为图1所示汽车中央扶手装置的上电极带和下电极带中电极单元相对运动的磁场截面示意图。
图9为图2所示汽车中央扶手装置的正面剖视图。
图10为图2所示汽车中央扶手装置的上电极带和下电极带吸合时的侧面剖视图。
图11为图9的b-b剖视图。
图12为图1所示汽车中央扶手装置的控制示意图。
图13为图1所示汽车中央扶手装置的控制框图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。
如图1至图13所示，本实施例中，提供了一种汽车中央扶手装置，包括中央扶手8、扶手箱7、电极带组件、缓冲元件5、柔性连接元件9、控制单元及接收中央扶手8受力信号的压力传感装置6。电极带组件包括相互之间产生磁场力的上电极带4和下电极带3，上电极带4和下电极带3均包括电极单元。控制单元与电极单元相连接且通过改变电极单元的电流来调节电极单元的磁场。控制单元包括用于接收并传递信号的控制器10和用以调节中央扶手8位置的控制开关。本实施例中，控制器10包括若干个与上电极带4和下电极带3中的电极单元相对应的霍尔元件13，用于控制电极单元的电流大小和方向。控制开关包括扶手前后调节开关11和扶手高度调节开关12。
如图1、图2、图6,、图9、图10、图12、图13所示，本实施例中，上电极带4和下电极带3的电极单元、压力传感装置6、扶手前后调节开关11及扶手高度调节开关12均与控制器10相连接。控制器10固定在扶手箱7下端内部。扶手前后调节开关11及扶手高度调节开关12在扶手箱7上表面，便于乘客触控到控制开关。压力传感装置6位于中央扶手8表面，方便接收中央扶手8受力信号。扶手箱7固定在汽车地板上(未标示)，扶手箱7前端延伸出来与汽车副仪表台(未标示)相连，便于将控制开关与车内其他开关集成在一起操控。在其他实施例中，控制器10、扶手前后调节开关11和扶手高度调节开关12可布置在扶手箱7其他地方，简化了中央扶手8和扶手箱7的机械结构，增加了扶手箱储物容积。
本实施例中，上电极带4内置在中央扶手8里面且分布在中央扶手8两侧，下电极带3内置在扶手箱7里面且分布在扶手箱7两侧，由于上电极带4和下电极带3尺寸小，结构简单，使得中央扶手8可调行程更大，同时也简化了中央扶手8和扶手箱7复杂的机械结构，大大节省了物理空间。通过控制器10控制上电极带4和下电极带3中每个电极单元的电流方向和磁场强度，使得中央扶手8可悬浮在扶手箱7上，从而使用户使用方便，提升了舒适性。同时通过采用上电极带4和下电极带3，使得中央扶手8尺寸可以做的更薄，表面可以包覆较薄的柔性材料甚至不包覆柔性材料，降低了一定成本并且使得用户体验感增强。上电极带4和下电极带3由控制器10控制，使得反馈更迅速，调节更顺畅。
如图3所示，电极单元为n电极单元1或s电极单元2，电极单元包括电极单元内部和电极单元外壳。电极单元内部由一组线圈组成，本实施例中，线圈为螺旋线圈，螺旋线圈采用低电阻材料或者超导材料，如铜丝，易于产生较大的磁场强度。电极单元外壳为塑料等不导电材质，以防乘员触电。螺旋线圈两端伸出电极单元连接电路通电，通过安培右手定则，电极单元根据不同绕线方向在电极单元底部可产生n极或s极磁场，如图3所示为n电极单元1，反向绕线则为s电极单元2。本实施例中，电极单元为5-30mm的方形结构，尺寸小，结构简单，无需复杂的机械结构，大大增加了扶手箱7的储物容积。在其他实施例中，电极单元可为其他形状结构，如采用l型结构等，只要包括线圈的结构，就可以用作本实施例中的电极单元。通过采用内置线圈的上电极带4和下电极带3，内置在中央扶手8里面，无需滑轨等机械传动结构，中央扶手8与扶手箱7完全隔断，大大地提升了舒适性。
如图3、图4、图5、图6、图7所示，本实施例中，上电极带4和下电极带3均由若干个n电极单元1和s电极单元2组成。上电极带4和下电极带3中n电极单元1和s电极单元2交替排布(即两个电极单元组交替排布)，为了保证行车过程中，中央扶手8能保持与车辆一样的速度运动，避免中央扶手8相对车辆运动，提高了中央扶手8的实用性。在车辆行驶过程中，控制器10接收汽车的行驶速度信息，再通过控制器10中的若干个霍尔元件13改变上电极带4或下电极带3的电极单元的电流方向，使得n电极单元1和s电极单元2的磁场磁极互换，即n电极单元1转换为s电极单元2，s电极单元2转换为n电极单元1，如图6所示。此功能可保证车辆行驶时，中央扶手8与车辆没有刚性连接的同时仍可保持相对车辆静止(因二者无刚性连接，需要通过磁场驱动中央扶手运动才能保持与车辆相对静止)。
如图2、图10、图11所示，本实施例中，缓冲元件5为橡胶材料且分别紧贴于中央扶手8下方和扶手箱7上方，目的为避免中央扶手8在停止状态或从悬浮转换为停止状态时缓冲中央扶手8，避免与扶手箱7磕碰、异响等问题，同时保护上电极带4和下电极带3，提升可靠性。在其他实施例中，缓冲元件5还可为乳胶等其他材料。
如图2、图9所示，本实施例中，柔性连接元件9为安全绳，可在车辆发生急刹车或本装置失效时提供安全保护作用，避免中央扶手8超出调节范围伤害车内乘员。柔性连接元件9外部为耐拉伸材料，如抗拉尼龙布料等。柔性连接元件9内部为电性连接上电极带4和下电极带3的线束，为上电极带4和下电极带3传输电流和信号。柔性连接元件9两端分别连接中央扶手8和扶手箱7，本实施例中，连接方式为刚性连接，更加牢固可靠。
如图2、图9、图10所示，压力传感装置6根据用户施加在中央扶手8的受力大小信号转换为电流，反馈给控制器10，控制器10根据反馈的受力大小信号计算并输出信号，增大或减小上电极带4和下电极带3的电流，从而增大或减弱磁场强度和磁场力，保证中央扶手8点对扶手箱7的悬浮高度维持不变。同时由于中央扶手8与扶手箱7无刚性连接，因此中央扶手8不会对人体手臂有震动或冲击等反馈，隔断了车辆震动，使得中央扶手8的舒适性大大提升。本实施例中，中央扶手8的悬浮高度可在10-50mm范围，满足了不同手臂长度的用户使用需求，大大地提高了中央扶手8的舒适度。
如图1、图2、图8、图9所示，本实施例中，扶手前后调节开关11和扶手高度调节开关12均为变阻尼常闭开关，起到防误触作用。扶手前后调节开关11通过给控制器10输入不同信号控制霍尔元件13变换电极单元的电流方向，可调节上电极带4中电极单元的磁场极向，从而调整上电极带4和下电极带3的n-s极电极单元的相对位置，使得中央扶手8前后方向移动。扶手高度调节开关12通过给控制器10输入不同信号控制霍尔元件13调节上电极带4和下电极带3中电极单元的电流大小，使磁场和磁场力大小增大或减小，从而使得中央扶手8的高度上下调整。扶手前后调节开关11和扶手高度调节开关12分别使得中央扶手8前后、上下方向移动，满足了不同乘客的使用需求，提升了舒适性。
本实施例中，中央扶手8前后调节范围80-150mm，上下调节行程20-50mm，调节行程大于现有的机械中央扶手，且不影响副仪表台其他开关或换档零件布置需求。在其他实施例中，可以将上电极带4和下电极带3长度做的更长，使得中央扶手8前后方向的调节行程更大，而且只需增加上电极带4或和下电极带3的长度，通过增加电极单元数量或者控制电极单元磁场可调节中央扶手8上下悬浮高度和行程，只要不影响汽车副仪表台其他开关或换档零件布置需求，就可以增加电极带组件的长度。
如图1至图13所示，另一实施例中，还提供了一种汽车中央扶手装置的控制方法，根据上述实施例公开的汽车中央扶手装置，在车辆为本中央扶手装置提供电源输入后，可实现的使用功能如下：
①常闭点动复位开关14断开，控制器10通过霍尔元件13，将上电极带4所有电极单元组调整为第一极性，下电极带3所有电极单元均调整为与第一极性相反的第二极性。本实施例中，当第一极性为n极时，第二极性为s极；当第一极性为s极时，第二极性为n极。此时中央扶手8会与扶手箱7紧固一起，保证中央扶手8固定在合适位置。
②常闭点动复位开关14闭合，控制器10通过霍尔元件13，将上电极带4和下电极带3中电极单元均调整为同一极性，使得二者产生同向磁场，本实施例中，当上电极带4中电极单元均为n极时，下电极带3中电极单元也均为n极；当上电极带4中电极单元均为s极时，下电极带3中电极单元也均为s极。此时中央扶手8会与扶手箱7分离，并处于悬浮状态。若此时车辆处于静止，上电极带4和下电极带3的两个电极单元组均为n极或s极。
③在车辆行驶过程中，控制器10获得车辆行驶速度信号后，再通过控制霍尔元件13，不断改变上电极带4的电极单元的电流方向来调节电极单元的磁场极向，使得上电极带4相对路面保持与车辆相同的行驶速度，但相对下电极带3保持相对静止状态。(注：此时中央扶手8及上电极带4相对地面有相对运动，其运动速度与车辆行驶速度一致。)
④在②步骤上当乘客将手放到中央扶手8上时，控制器10接收到压力传感装置6反馈的中央扶手8受力信号后，控制器10通过计算，调节上电极带4和下电极带3中电极单元的磁场强度，产生与手对中央扶手8的压力同等的磁场力，使得中央扶手8维持在一定高度不变。
⑤当用户调整扶手前后调节开关11，控制器10获得扶手前后调节开关11反馈的调节信号后，控制器10通过调整霍尔元件13状态，调节上电极带4的电极单元的磁场极向，改变上电极带4相对下电极带3的初始位置，使得中央扶手8相对扶手箱7的位置前后方向运动，前后运动范围为向前0-100mm，向后0-50mm。
⑥当用户调整扶手高度调节开关12，控制器10获得扶手高度调节开关12反馈的调节信号后，控制器10通过调整上电极带4和下电极带3中电极单元的电流大小来调节电极单元的磁场强弱，使得中央扶手8相对扶手箱7的高度升高或降低，达到中央扶手8高度调节，高度调节范围10-50mm。
本实施例中公开的汽车中央扶手装置的控制方法可以通过使用上述任意一项或多项功能，从而使得中央扶手8相对扶手箱7的位置调整。
在本文中，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“竖直”、“水平”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，仅是为了表达技术方案的清楚及描述方便，因此不能理解为对本发明的限制。
在本文中，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，除了包含所列的那些要素，而且还可包含没有明确列出的其他要素。
以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。
1.一种汽车中央扶手装置，其特征在于，包括中央扶手、扶手箱和电极带组件，所述电极带组件包括相互之间产生磁场力的上电极带和下电极带，所述上电极带和所述下电极带均包括电极单元，所述电极单元为n电极单元或s电极单元，所述上电极带位于所述中央扶手，所述下电极带位于所述扶手箱，使所述中央扶手能通过所述电极带组件悬浮于所述扶手箱上方。
2.如权利要求1所述的汽车中央扶手装置，其特征在于，所述上电极带和所述下电极带均包括多个电极单元，所述上电极带和所述下电极带中所述n电极单元和所述s电极单元交替排布。
3.如权利要求2所述的汽车中央扶手装置，其特征在于，所述汽车中央扶手装置还包括连接所述电极单元且通过改变所述电极单元的电流来调节所述电极单元的磁场的控制单元。
4.如权利要求3所述的汽车中央扶手装置，其特征在于，所述控制单元包括用于接收并传递信号的控制器和用以调节所述中央扶手位置的控制开关，所述控制器与所述控制开关连接，所述控制开关包括扶手前后调节开关和扶手高度调节开关，所述扶手前后调节开关通过所述控制器调节所述上电极带中电极单元的磁场极向，所述扶手高度调节开关通过所述控制器改变所述上电极带和所述下电极带中电极单元的电流来调节所述电极单元的磁场强度。
5.如权利要求3所述的汽车中央扶手装置，其特征在于，所述汽车中央扶手装置还包括接收所述中央扶手受力信号的压力传感装置，所述压力传感装置连接所述控制单元，所述控制单元根据所述压力传感装置反馈的受力信号调节所述电极单元的磁场强度。
6.如权利要求1至5任一所述的汽车中央扶手装置，其特征在于，所述电极单元包括线圈。
7.如权利要求1至5任一所述的汽车中央扶手装置，其特征在于，所述汽车中央扶手装置还包括缓冲元件，所述缓冲元件分别紧贴于所述中央扶手下方和所述扶手箱上方。
8.如权利要求1至5任一所述的汽车中央扶手装置，其特征在于，所述汽车中央扶手装置还包括柔性连接元件，所述柔性连接元件两端分别连接所述中央扶手和所述扶手箱。
9.如权利要求8所述的汽车中央扶手装置，其特征在于，所述柔性连接元件包括电性连接所述上电极带和所述下电极带的线束。
10.一种如权利要求1至9任一所述的汽车中央扶手装置的控制方法，其特征在于，所述控制方法包括：将所述上电极带所有电极单元均调整为第一极性，所述下电极带所有电极单元均调整为与所述第一极性相反的第二极性，使所述中央扶手与所述扶手箱紧固在一起；或将所述上电极带所有电极单元与所述下电极带所有电极单元均调整为同一极性，使所述中央扶手与所述扶手箱分离处于悬浮状态。
11.一种如权利要求3所述的汽车中央扶手装置的控制方法，其特征在于，所述控制方法包括：获得车辆行驶速度信号；通过改变所述上电极带的电极单元的电流方向来调节所述电极单元的磁场极向，使得所述上电极带相对路面保持与车辆相同的行驶速度。
12.一种如权利要求4所述的汽车中央扶手装置的控制方法，其特征在于，所述控制方法包括：获得所述扶手前后调节开关或所述扶手高度调节开关反馈的调节信号；调节所述电极单元的磁场强度，使得所述中央扶手相对所述扶手箱的位置前后或上下运动。
13.一种如权利要求5所述的汽车中央扶手装置的控制方法，其特征在于，所述控制方法包括：接收所述压力传感装置反馈的所述中央扶手受力信号；调节所述电极单元的磁场强度，产生与手对所述中央扶手的压力同等的磁场力，使得所述中央扶手维持在一定高度不变。
技术总结