CN101074004A - 用于汽车座椅的头部支撑 - Google Patents

Abstract

介绍和描述了一种用于汽车座椅(12)的头部支撑(10)，其包括检测装置(21)，利用它可以检测坐在汽车座椅上的乘客的头部(26)相对于头部支撑的位置，其中设置了驱动装置(15)，利用它可以根据所检测到的头部位置使头部支撑相对于汽车座椅移动。本发明的特别之处在于，检测装置具有一个电极结构(22)，其包括三个电极(23a、23b、23c)，这些电极在汽车横向方向(Q)上至少延伸过头部支撑的宽度(B)的大部分(L)，并在竖直方向上相互保持一定的间距(a，b)。

Description

用于汽车座椅的头部支撑

技术领域

本发明涉及一种如权利要求1的前序部分所述的用于汽车座椅的头部支撑。

背景技术

借助于驱动装置、尤其是电气驱动装置可相对于座椅移动的用于汽车座椅的头部支撑是已知的并被广泛应用。尤其是通过两根支撑杆与汽车座椅的靠背头部相连接的头部支撑，其中的驱动装置常常设置在座位靠背的区域内，而头部支撑可以利用两根支撑杆相对于固定的座椅移动。作为替代，还存在这样的可能性，即在头部支撑内设置驱动装置，其中支撑杆固定设置在靠背头部上，而使头部支撑相对于固定的支撑杆移动。

许多现有技术的文献中都涉及这样的问题，即根据乘客的体型或乘客的实际坐姿实现头部支撑的最佳竖直定位。其中建议了不同的检测装置，试图检测坐在汽车座椅上的乘客的头部位置。已知的装置也通常与座位衬垫系统协同工作。

已知的头部支撑包含一种例如根据DE 19933769 A1的记录内镜调节和汽车座椅的座椅靠背角度调节的检测装置。此类检测装置一般存在这样的危险，即检测装置识别不出例如错误的内镜调节等调节故障，从而进行错误的头部支撑调节。

其它已知的检测装置，如在DE 19817199 C1中建议的，与例如使用超声波信号或红外信号等的发送器和接收器协同工作，以确定乘客头部的位置。其它的头部支撑，如根据DE 3427466 C2，还建议了光发送器和光接收器。这种采用电磁波发送器和接收器工作的、试图测量电磁波在乘客头部反射的检测装置可以称作面敏感型检测装置。而当乘客例如戴着头部遮盖物，如帽子，或者当乘客读报时，则会出现问题；因为在整个轮廓上、即在头部遮盖物或报纸上也会发生电磁波反射，这也可能导致头部支撑的错误定位。

最后，还已知一种例如根据DE 10065845 C2的带有接触导体的头部支撑，但它要求乘客的头部处于头部支撑附近，才能够检测头部的位置。

本发明由权利要求1的前序部分所述的一种头部支撑出发，如由DE 10250416 A1中已知的。其中主要建议的是，采用一个电容性传感器作为头部支撑传感器。而如何设计该传感器在文献中则没有提及。而且该文献中也没有指出如何设计一个具体的测量或控制电子元件。

发明内容

由此出发，本发明的任务在于，进一步开发如权利要求1的前序部分所述的这种已知类型的头部支撑，使得它以简单的构造进行可靠和安全的头部位置检测。

本发明通过权利要求1所述的特征来解决这个问题；尤其是通过特征部分来解决，因此其特征在于，检测装置有一个电极结构，它包括至少3个电极，这些电极在汽车横向方向上延伸过头部支撑的宽度的大部分，并在竖直方向上彼此保持一定的间距。

本发明的原理主要在于，设置一种特殊的、包括至少3个电极的电极结构作为检测装置的组成部件。这些电极在竖直方向上彼此间隔一定距离，可以称为上部、中部、下部电极。如后面还要解释到的，还可以选择更多数量的电极。例如也可以设置9个电极。但根据本发明的装置至少需要3个电极，从而实现真正的、后面将要解释的比较测量。

电极在汽车横向方向上延伸过头部支撑宽度的大部分。电极的延伸长度被视作头部支撑宽度的大部分，它能够在乘客的头部没有恰好对称于头部支撑的中部、而是与头部支撑的中间平面有偏差时，仍能提供可靠的测量结果。例如3个电极分别至少延伸过头部支撑宽度的四分之一。3个电极最好分别延伸超过头部支撑宽度的一半，在特定情况下还要达到或接近头部支撑的整个宽度。

所述电极通过电导线与一个作为检测装置的组成部分的控制单元相连接。该控制单元可以在每两个电极之间施加具有预定频率和预定幅值的交流电压。例如在上部和中部电极之间施加一个交流电压，从而可以在这两个电极之间产生交变电场。

此外，所述控制单元可以用能够进行测量的测量电子元件来实现，其中可以测量交变电场的变化，或者在任意情况下都可以确定对交变电场的影响。

例如，测量电子元件可以测量流经中部电极的电流。这种电流测量可以用来推断在上部和中部电极之间是否存在介电常数ε_r与空气不同的介质，如果存在这种介质的话，则改变电极结构的电容，或者当不存在这种介质时，不允许电容改变。

为了更好地理解其功能，上部和中部电极可以想象为一种平板电容器结构，它根据在两个电极板间是否存在介质而具有不同的电容。平板电容器的两个电极板可以施加有具有预定频率的适当交流电压。如果在平板电容器的电极板间例如存在介电常数ε_r高于空气介电常数(空气介电常数为1)的介质，该介质就会影响平板电容器的电容，以及电极板间电场线的走向，最终还会影响对流经电容器的交变电流的测量。

根据本发明的头部支撑的电极结构中的上部和中部电极相当于一个平板电容器，差别在于，电极最好不是平板电极，并且待测介质并不恰好处于平板电容器的两个电极间，而是处于两电极间假想的连线的一个共同侧面上。然而，虽然根据本发明的几何结构与上述的平板电容器的例子不同，但却具有相同的物理效果。如果在靠近上部电极和/或靠近中部电极处存在介电常数为ε_r≠ε_r空气的介质，则通过一次测量、如对流经中部电极的交变电流的测量会提供关于在这里是否存在某种与空气不同的介质的信息。

本发明并不是要精确测量使用者头部的介电常数，而是根据头部的竖直高度调节头部支撑，使其最佳适配于乘客头部的位置，尤其在撞车情况下提供最大可能的安全性。为此，需要使头部支撑在竖直方向观察时基本处于乘客后脑的中部，或者尽可能靠近使用者的头部。

为了能够确定乘客头部的位置，根据本发明的头部支撑一方面可以实现在上部和中部电极间的比较测量，另一方面可以实现在中部和下部电极间的比较测量。例如，中部电极恰好设计在头部支撑的竖直延伸方向上的中间。上部电极相对中部电极可以固定在第一次确定的距离之内，而下部电极可以与中部电极的下方保持同样的固定距离。

当头部支撑的位置最佳地适配于乘客实际的头部位置时，中部电极应大致处于乘客头部重心高度的位置。如申请人的研究所得出的，乘客头部的重心通常在头部高度的区域内向后突起的部位。中部电极在头部支撑最佳定位的情况下处于相对于头部支撑的实际位置的位置，也就是大致直接在这个突起部位附近。

当检测装置在头部支撑处于最佳位置时，对上部和中部电极间进行测量，其中在这两个电极间施加有交变电场，并且例如测量流过这种电极结构的交流电流，从而所述检测装置得到一个测量值，其中包含乘客头部的某个区域、尤其是突起部位的介电常数ε_r。如果检测装置用同样的方式对中部和下部电极间进行测量，则这种第二次测量会得到第二个测量结果，它与第一测量结果没有很大的差别，因为头部在穿过重心及前面提到的突起部位的、基本上水平延伸的平面内，基本上是镜像对称的，至少在考虑到它的介电性质上是如此。

确切地说，这里所说的是一个介电模型或张量，它可以获得数值形式的三维矩阵来描述使用者的头部。在下面的内容，为了简化起见在第一次近似中，从形成这样一个镜像对称的介电模型出发，作为乘客头部在交变电场中的电子技术或物理上的描述。

无论如何应该肯定的是，对上部和中部电极间的第一次测量的测量结果以及对中部和下部电极间的第二次测量的测量结果在已经最佳定位头部支撑的情况下不会有差别或至少不会有显著的差别。

无论如何，这两个测量结果的比较可以由检测装置或属于检测装置的比较装置或控制单元或控制电子元件解释成无需对头部支撑的位置进行变动，因为头部支撑已经达到了其最佳位置。

现在要描述的情况是，头部支撑处于非最佳的相对位置，例如到了一个过高的位置。

头部的重心处于中部电极下方的位置，也就是说，再次假设中部电极在竖直方向上基本处于头部支撑的中间。上部和中部电极间的测量在这种情况下导致一个与中部电极和下部电极间的测量不同的测量结果。这是因为，简单地说，头部的重心以及介电模型的重心处于中部电极之下。头部对上部电极和中部电极间的交变电场的影响现在不同于对中部电极和下部电极间交变电场的影响。这种不同的影响导致了假想的、分别通过两个电极构成的电容器的不同的电场线或不同的电容。

现在，上部和中部电极间的第一次测量以及中部和下部电极间的第二次测量的不同测量结果可以由检测装置或属于检测装置的控制单元或控制电子元件解释成还没有达到头部支撑相对于汽车座椅的最佳位置，因此，必须对头部支撑进行控制，通过驱动装置实现高度调节。控制单元或控制电子元件在确定前面描述的测量值比较的结果中所起的作用是，保证头部支撑例如按照预定的固定移动行程或基于测量结果的比较而确定的移动行程来向下移动。

后面还可以进一步测量和比较所得到的测量结果，以检验头部支撑是否已经达到了最佳位置。

如果检测装置在执行测量结果比较后确定未达到最佳位置，则可以通过使头部支撑按预先给定的移动行程移动直接到达最佳头部支撑位置，或者可以采用多个小的、彼此连续紧随的移动步骤。在多个小的移动行程被依次执行的情况下，推荐采用比只用一次行程移动就能达到最佳头部支撑位置时所需的还要快的测量电子元件和更快的驱动装置。

关于一种测量方法的实际执行，要参考附图中对实施例的描述。而要肯定的一点是，本发明所述的头部支撑由于采用了至少3个电极的电极结构，允许进行比较测量，即允许执行第一次测量并执行第二次测量，并且随后比较两次测量的结果。一次这样的比较测量可通过能够想象到的简单方法提供测量结果，这些测量结果可以告知控制单元或控制电子元件，以乘客头部中间为参照，头部支撑是处于最佳位置还是处于非最佳位置，相对于头部位置是过高还是过低。

这样就可以检测出头部位置，它与其它传感器、如座椅衬垫传感器无关。另外，避免了对头部的相对介电常数的绝对测量，因为这种测量基本上带有很大的不安全性。通过所建议的带有3个电极的电极结构和由此得到的对测量结果的比较的可能性，可以以更高的可靠性得到测量信号，其直接获得以头部支撑的中部电极为参照的头部相对位置的信息。因此也可以完全省去参考值。

根据本发明的一种具有优点的实施方式，所述电极结构至少包括一个上部电极、一个中部电极和一个下部电极。上部电极最好与中部电极相隔一定距离，这一距离应该与中部电极和下部电极间的距离相同。

所述电极结构可以由一种预加工的、可操纵的结构单元构成。该结构单元可以在安装头部支撑时用非常简单的方法固定。该结构单元提供了保证电极彼此之间已确定的、精确的和固定的间距的可能性。这些间距可以在制造这种结构单元时用很小的容差来保持。这简化了头部支撑的安装并使获得特别可靠的测量值成为可能。

根据本发明的一种具有优点的实施方式，电极间带有预定的固定间距。尤其是这些间距已经在制造前面提到的结构单元时被确定了。预定的固定间距保证了在头部支撑的使用寿命内对头部位置的可靠检测。

电极在汽车横向方向上至少延伸过头部支撑的宽度的四分之一。这些电极优选地分别至少延伸过所述宽度的三分之一，更为有利的是至少延伸过头部支撑的宽度的一半。更为优选的是，电极在汽车横向方向上的延伸达到或接近整个头部支撑的宽度。电极在汽车横向上的延伸越长，则可以获得越好、越可靠或越精确的测量值，即使头部位置与在汽车纵向和竖直方向上延伸的头部支撑的中间平面有一定的偏离。

电极可以由线型导体或平的、纵向延长的、例如为矩形的导电体，如金属箔、金属平板元件、压模或其它类似物构成。

所述电极结构最好具有一个控制单元，通过它可以执行上部和中部电极间的第一次测量以及中部和下部电极间的第二次测量。要执行的测量可以包括例如对相应的电极施加交流电压或脉冲的操作，如测量流过电极的交变电流。作为替代，也可以在两个电极之一上施加电压信号，如电压脉冲或交流电压信号，在相对的另一个电极上测量所得到的感生出的电压信号。无论怎样，都会在相应的两个电极之间产生交变电场，它可能受到附近的乘客头部的影响。这一影响例如可通过电压或电流测量来获取。关于如何测量相对介电常数(也称为相对介电特性)的方式和方法，以及对其物理原理的解释，可以参考德国专利DE 19937387 C2和欧洲专利EP 1079203 B1，以及整体上参考涉及这两个专利权的现有技术的审查和异议程序，这些现有技术中包含对交变电场中存在介质的物理效应的深入描述。

第一测量和第二测量的结果可以相互比较。这种可比性使得可以用简单的方法推断出以中部电极为参照的头部支撑的相对位置。

在相应的两个电极间最好通过一个控制单元施加交变电场。控制单元，或控制单元的一部分，其均作为检测装置的一部分，为了执行上部和中部电极间的第一次测量以及中部和下部电极间的第二次测量，可以在相应的两个电极间施加具有预定幅值和频率的交流电压。

第一和第二次测量分别提供了一个测量结果，其中包含乘客头部或至少乘客头部的一部分、尤其是突起部位的介电常数ε_r。这样的测量尤其也可以是电容测量，其中电容测量并不是测量的目的，而只是为了进行比较测量以确定头部相对于头部支撑的的相对位置。而根据不同的测量电路设计，乘客头部区域的电容也包含其中。

检测装置具有一个比较装置，通过它可以比较第一次测量与第二次测量的结果。所述比较装置例如可以是常规的已知电子结构单元，其对两次测量结果的测量值进行比较，并根据所执行的比较来判断是否要移动头部支撑以及向哪个方向移动，在特定情况下，还要判断移动多大的行程。所述检测装置例如可以用电子元件来实现，它也具有一个存储器，其中存放有表格形式的数值，这些数值可以被调用。所述表格形式的数值例如可以包含这样的信息，即通过确定第一个测量值与第二个测量值的比较结果，根据所得到的比较结果确定应该执行大的移动行程还是只执行小的移动行程。

电极结构可以与控制单元连接在一起。每个电极最好通过一个特定的导线与控制单元相连接。控制单元可以与电极通过脉冲信号或交流电压进行通信。但是，电极结构最好也可以通过与控制单元的连接被读取，其中用于测量电流或电压的单元最好也是控制单元的组成部件。

控制单元可以设置在头部支撑上，这使紧凑的构造方式成为可能。作为替代，控制单元也可以设置在汽车座椅的靠背区域内，并通过最好穿过中空的支撑杆的电导线与电极结构相连接。

作为替代，控制单元也可以设置在汽车座椅的座位调节器区域内，或者位于与汽车座椅有一定距离的区域内。当控制单元设置在头部支撑内时，可以减少线缆连接的难度。根据控制单元的大小，将控制单元设置在远离头部支撑的地方也是可以的。

头部支撑通过至少一根、最好是两根支撑杆固定在汽车座椅上。所述支撑杆通过相对于汽车座椅靠背的移动或者相对于头部支撑的移动，使头部支撑可以相对于汽车座椅移动。

使头部支撑相对于汽车座椅移动的驱动装置最好设置在汽车座椅的靠背内。作为替代，也可以设想将用于调节头部支撑的驱动装置设置在头部支撑内。

另外，最好可以设置一种金属的屏蔽元件，它属于电极结构。该屏蔽元件最好设置在电极结构的背对头部的一侧。它例如可以由薄的金属箔构成，其与电极结构直接相邻。如申请人所做的试验显示的，该屏蔽元件可以令人吃惊地提高装置的测量精度。

电极结构最好朝向接近乘客头部，设置在头部支撑的正面。这样可以尤为精确地进行测量，因为通过这种方式使乘客头部和电极结构之间的距离最小化。

在这里需要指出的是，利用本发明所述的头部支撑可以实现以头部支撑为参照的对头部位置的无接触检测。乘客头部不需要接触头部支撑的正面。但后者与测量本身并不矛盾。

与前面提到的通过在边界面上的电磁波反射的面积敏感测量不同的是，这里描述的电容性测量通过改变交变电场来实现体积测量。物质特性也被测量，其中头部区域的水分含量明显高于乘客空间空气中的水分含量，并且可以获得关于乘客头部位置的可靠的信息，无论头上是否有头部遮盖物。

此外通过所述的典型后突形式的头颅结构，对暴露给头部支撑的头部区域进行定位，从而提供测量并使其与头部在重心上处于相同的高度。这样，可以根据其在交变电场中的介电特性检测头部的突起部位，并使头部的位置可以由检测装置精确地识别。

电极结构在本发明的一个具有优点的实施方式中构造为薄膜形式。这样可以实现本发明所述的头部支撑的特别简单的构造和安装。薄膜形式构成的电极结构例如可以是多层薄膜，类似于众所周知的座椅衬垫薄膜，其中金属电极被印制到薄膜上，尤其是印制到薄膜层上。将控制单元与电极相连接的印刷线路也可以至少部分作为薄膜的组成部分。在本发明的意义上，例如一种薄的、具有面积的、特定情况下具有弹性的构造就可以被称作薄膜，它在可能情况下还可以接近头部支撑的轮廓或头部支撑的一部分。

在本发明的另一种具有优点的实施方式中，电极结构处于头部支撑的靠垫部分和外套部分之间。本发明的这种设计使得在头部支撑的常规构造中简单地引入电极结构成为可能，其中尤其是在头部支撑的靠垫部分和外套部分、如织物套或皮革套之间设置非常薄的、例如薄膜形式的电极结构。通过相应的电极结构的薄的、最好是具有弹性的构造，也不会影响头部支撑的靠垫部分的机械特性以及富有弹性的、可压缩的靠垫所表现出的舒适性。

在本发明的一种作为替代的实施方式中，电极结构设置在用于靠垫部分的支撑体和靠垫部分之间。所述支撑体例如由塑料盒子构成，也称作靠垫支撑物。靠垫通常由支撑体从各个方面包裹。所述电板结构可以但并不一定由电极薄膜构成，设置在支撑体和靠垫部分之间。通过本发明的这种设计，即使在电极结构没有被构造为具有弹性的情况下，对靠垫部分的舒适性也没有影响。

附图说明

本发明的其他优点在根据还未引用的从属权利要求中以及后面对图中所示的多个实施例的描述中可以看出。

图1在示意性的、部分剖开的图示中显示了根据本发明的头部支撑的一个实施例，它通过两个支撑杆连接到汽车座椅的靠背的头部区域，其中所述头部支撑具有带3个电极的电极结构，

图2在示意性的、部分剖开的侧视图中显示了根据指示箭头II的图1所示头部支撑，另外，只是对乘客头部进行示意性的描述，

图3在部分剖开的视图中显示了如图2所示的、根据本发明的头部支撑的另一种实施例，以及

图4根据图3的描述，显示了根据本发明的头部支撑的另一实施例。

具体实施方式

本发明所述的头部支撑的实施例在图中整体用10来表示，现在，应在附图中根据功能和结构来阐述。需要注意的是，目前为了获得整体的可理解性，用相同的附图标记来描述附图中相同或等效的部件或元件，部分地通过补充小写字母来标记。

图1在示意性的部分剖开的图示中显示了根据本发明的头部支撑10的第一个实施例，从汽车的前面观察。汽车的行驶方向在图2中用x来标记。

图1示出了头部支撑10典型地通过两根支撑杆11a和11b固定在汽车座椅12上，即座椅靠背的靠背头部上。另外，在靠背头部区域内通常有两个套筒13a和13b，容纳着支撑杆11a和11b并允许轴向的移动。两根支撑杆11a和11b在图1的实施例中通过横梁14彼此连接。在后背靠背12的区域内设置有驱动装置15，它仅仅是示意性地示出，并通过所示的曲线箭头18来标识与横梁14的有效连接。驱动装置15通过供电线17与所示的电压源16相连接，即通常与汽车电池相连接。

所述驱动装置可以作用于横向套筒14或者作用于支撑杆11a和11b中的一个或两个上，并通过下述方法相对于汽车座椅12竖直移动头部支撑10，也就是在其高度上移动。图1中头部支撑10的向上移动用u来表示，向下移动用d来表示。移动提升距离可以在例如100mm数量级上。

头部支撑10具有一检测装置21，它包括控制单元20和电极结构22。电极结构22包括3个电极，即上部电极23a，中部电极23b和下部电极23c，它们分别通过特定的导线24a，24b，24c与控制单元20相连接。上部电极23a和中部电极23b之间的间距用b标示，中部电极23b和下部电极23c之间的间距用a标示。这两个间距a和b是确定的，这在总的电极结构22被设计为预加工的、手工处理的结构单元时得到保证。电极结构22例如可以是薄膜式的。在这个实施例中，3个电极23a、23b、23c可以嵌入到薄膜结构中，如塑料薄膜的层次构造中，其中金属电极可以印制在薄膜线路上。间距a和b最好是相同的。

图1中可以看出，电极23a、23b、23c中的每一个都具有一个轴向长度L，这个轴向长度在汽车横向方向Q上延伸过头部支撑10的大部分宽度B。在图1的实施例中，轴向长度L超过了宽度B的一半左右。在未示出的实施例中，电极23a、23b、23c的长度被设计得更长，例如可以近似于延伸过头部支撑10的整个宽度B。在本发明的另一个未示出的实施例中，电极23a、23b、23c被设计得短些，只延伸到头部支撑10的宽度B的四分之一。图1中可以识别出头部支撑的中间平面M。使用者头部的位置离开中间位置越远，即对称位置相对于中间平面M发生偏离，则随后要描述的测量就越困难。

与此相对应的是，延伸得尽可能长的电极可以弥补这种由于与中间位置的偏差而产生的误差。

在图1的实施例中，以示意方式描述了矩形分布的三个电极23a、23b、23c。值得注意的是，三个电极23a、23b、23c的空间分布并不重要。这三个电极23a、23b、23c例如也可以基本上保持线性分布。

根据图2，现在要解释本发明所述的头部支撑10的工作原理。

图2以示意方式示出了乘客的头部26，乘客坐在图中未示出的汽车座椅上，并靠近头部支撑10。从图2中可以看出，乘客的头部26与正面32之间留有距离，这表明，利用本发明所述的头部支撑可以实现无接触的头部位置识别。

图2中示出了并非最佳的头部位置和头部支撑位置。头部支撑在图2的情况下太低。也就是说，图2中仅仅示意性示出的头部支撑实际上具有不同的轮廓，尤其在上面的区域被模糊化了。图2中也不能量化地理解，而是可以观察到，如果以乘客头部的大小为参照，头部支撑通常比图2中看到的要小。

本专利申请的附图只是用于理解根据本发明的头部支撑10的工作原理。

图2中乘客头部26有一个突起部位33。这种突起部位一般每个人都有，表示人类头部的最向后突出的部位。而图2中可以清楚地观察到，突起部位33在图2中是夸张显示。在医学意义上，这种头颅突起也称做枕外隆突，它表示枕骨，即头颅骨板最向后突出的部位。

现在值得注意的是，乘客26头部的重心27通常处于头部26的突起部位33的区域内，尤其是与突起部位33的高度平齐的地方。如果可以确定突起部位33的位置，则可以推断出头部26的重心27的位置。

根据本发明的头部支撑10现在具有这样的可能性，即自动检测头部相对于头部支撑的实际位置，并移动头部支撑10使其相对于乘客头部26的定位最佳。从图2中所示的位置出发，希望头部支撑10能够向上移动距离u，直到中部电极23b大致与头部26的重心27等高，也就是说，大致处于头部26的突起部位33的区域内。

为此，首先要在上部电极23a和中部电极23b之间施加一个交流电压，它可以由控制单元20以预定的电压幅值和预定频率来产生。这导致产生具有如图2中用E₂标识的电场线的电场。可以观察到，与这一图示不同的是，实际上存在很多电场线。最终可以实现上部电极23a和中部电极23b之间的测量。

在执行上述测量之后，或者在特定情况下，在执行上述测量的同时，也可以对中部电极23b和下部电极23c之间进行测量。控制单元20负责在中部电极23b和下部电极23c之间也同样施加一个交流电压信号，从而形成如图2中用电场线E₁标识的电场。

最后，控制单元20还包括一个未详细示出的测量装置，它可以测量例如在对相应的外部电极23a、23c施加交流电压的电压幅值时经过中部电极23b回流的交变电流，或者测量在中部电极23b上感生出的交流电压信号。当对所述电极进行相应的测量时，如果乘客的头部位于两个电极之间，则所测得的信号会受到影响。

图2示出了头部26的突起部分33伸入到上部电极23a和中部电极23b之间的电场中。也就是说，电场线穿过了头部26的区域33。由于人的头部26有很高的水分含量，而且水的介电常数ε_r的数量级为81，而空气的介电常数ε_r为1，因此头部26的突起部分33影响了电极23a和23b之间的测量结果。由于突起部分33并不与电极23b和23c直接相邻，因此突起部分33对电极23b和23c之间的测量结果的影响是非常小的。

因此上部电极和中部电极之间的测量会导致这样的测量结果，即它受到头部26区域中变化的电容的很大影响，而中部电极和下部电极之间的测量受的影响要小得多。从而在如图2所示的头部支撑10的相对位置处对先后执行的两次测量得到的两个测量结果进行比较可以看出，得到了不同的测量结果。控制单元20可以根据这种区别辨别出头部支撑相对于实际的头部位置过低，因此必须向上移动行程u。

在头部支撑的位置最佳的情况下，上部电极23a和中部电极23b之间的测量与下部电极23c和中部电极23b之间的测量会得到相同的测量结果，或者得到非常接近的测量结果，使控制单元20在比较这两次测量结果后可以确定，已经到达头部支撑的最佳位置，无需再进行任何移动了。

对两次测量结果的比较可以通过比较装置28来执行，它可以是电子结构单元，尤其是作为测量单元20的组成部件。测量单元20最好是注型而成的印刷电路板，在其上设置必要的电子元件。它例如也可以包含一个或多个存储器，在存储器中临时存储测量结果。它也可以包含以表格形式存储的比较值，测量单元20根据这些比较值例如也可以计算出头部支撑10需要移动的行程v，从而在已知测量结果的情况下达到头部支撑的最佳位置。

用于检测以头部支撑的实际相对位置为参照的头部位置的测量可以持续地执行，或者在预定的时刻执行，最好是以特定的间隔执行。初始的测量最好在汽车开始行驶时或者在开始行驶之前执行。当头部支撑10被移动之后，可以执行一次检验，以检验头部支撑是否在移动后达到了最佳位置。最后也可以在汽车行驶过程中以特定的距离，例如每15分钟行程等情况下，对头部支撑位置进行一次新的检验，并在需要时允许头部支撑10移动。

值得指出的是，上述工作原理只是示意性的描述。因此附图中只示出了电路框图形式的图示，本领域技术人员从中可以看出，例如将控制单元20与驱动电机15连接起来的导线19以及供电导线17通常被构造为至少双芯线。另外，本领域技术人员还可以看出，在通过比较装置28执行一次比较之后，在所确定的测量值的结果中，控制单元20可以通过导线19向驱动电机15传送相应的控制信号，以决定是否对头部支撑进行移动。

最后，本领域技术人员还可以看出，根据本发明的头部支撑可以不需要横梁14，并通过驱动电机15对头部支撑的支撑杆11a和11b进行直接的控制，以移动头部支撑。最后，驱动装置15也可以设置在头部支撑10中，并可以使头部支撑相对支撑杆11a和11b移动。

电极23a，23b，23c的数量是任意的。但必须至少有3个电极。

还可以考虑例如5个或7个或9个或更多的电极，其中随着电极数目的增长，也可以获得更好的测量精度。当有更多的电极数目时，也可能有多个中部电极，例如1个偏上方的中部电极和1个偏下方的中部电极。对本发明所述的头部支撑10重要的是，可以执行比较测量，即可以执行上部测量和下部测量，并可以将上部测量和下部测量进行比较。

图2示出了一个金属屏蔽25，它位于电极结构22中与头部26相对的一面。屏蔽25例如可以由金属箔、如铜箔组成，与电极结构22直接相邻。该屏蔽在试验中已经能够提高装置的测量精度。所述屏蔽25最好基本上延伸过头部支撑10的整个宽度B和高度，但至少要延伸过由电极23a，23b，23c的外部尺寸确定其轮廓的区域。

根据图3和4，现在要描述如何选择根据本发明的头部支撑10的结构设计。

图3示出了一个实施例，其中例如由塑料制成的靠垫支撑29由靠垫泡沫30从各个侧面包裹。靠垫或泡沫部分30的外侧由例如皮革或织物材料制成的套子31所包裹。泡沫部分30可以提供舒适性并且使头部支撑具有理想的、柔软的和安全的机械特性。

根据本发明，带有3个电极23a，23b，23c的电极结构22被设置在靠垫支撑29的正面34和靠垫部分30的内侧35之间。电极结构22在图3中夸张地显示，与图3的图示不同的是，其最好设计为薄的薄膜，其壁厚可以忽略不计。三个电极23a，23b，23c可以印制到薄膜的一部分上，因此其厚度很小，典型的厚度远小于1mm。

在根据图4的另一个替代实施例中，电极结构22被设置在靠垫部分30的外侧36和外套31的内侧37之间。电极结构22在这种设计中被构造为有弹性的，从而使靠垫部分30的可压缩性不会受到电极结构22的影响。图4再次以夸张的比例示出了电极23a，23b，23c。

值得注意的是，与图3和4的图示不同，外套材料31直接、也就是无间距地位于靠垫部分30和电极结构22的外侧。

为了更好地理解附图，需要注意的是，图2既没有显示横梁，又没有显示驱动电机或其它的导线，而图3和4相对于图2更是去除了电导线和控制单元，来提高图示的概览性。

值得注意的是，控制单元20及属于它的、在图2示出但未在图1中示出的比较装置28可以用任意的、适当的方式来实现。控制单元20也可以包括一个测量电子元件或者适当的电气或电子元件形式的测量电子元件。这个测量电子元件可以对应于控制单元20。测量电子元件或控制单元20也可以包括例如放大电路，从而以适当的方式放大测量信号。

控制单元可以例如由电子元件“摩托罗拉Freescale半导体33794”芯片实现，它已包含了适当的测量输入和输出。关于该处理器的信息可以查阅厂家的网站 www.freescale.com。

Claims (20)

1.用于汽车座椅(12)的头部支撑(10)，其包括检测装置(21)，利用所述检测装置可以检测坐在汽车座椅上的乘客的头部(26)相对于头部支撑的位置，其中设置有驱动装置(15)，利用所述驱动装置可根据检测到的头部位置使头部支撑相对于汽车座椅移动，其特征在于，所述检测装置具有一个电极结构，所述电极结构包括至少三个电极(23a，23b，23c)，这些电极分别在汽车横向方向(Q)上延伸过头部支撑的宽度(B)的大部分(L)，而且在竖直方向上彼此保持一定间距(a，b)。

2.根据权利要求1的头部支撑，其特征在于，所述电极结构(22)至少包括一个上部电极(23a)，一个中部电极(23b)和一个下部电极(23c)。

3.根据权利要求1或2的头部支撑，其特征在于，所述电极结构(22)由预加工的、可操纵的结构元件构成。

4.根据上述权利要求之一的头部支撑，其特征在于，所述三个电极(23a，23b，23c)之间具有预定的固定距离(a，b)。

5.根据上述权利要求之一的头部支撑，其特征在于，所述三个电极在汽车横向方向(Q)上至少延伸过头部支撑的宽度的四分之一，优选地至少延伸过头部支撑的宽度的三分之一，更为优选的是至少延伸过头部支撑的宽度的一半。

6.根据权利要求2或上述回引权利要求2的权利要求之一的头部支撑，其特征在于，所述电极结构包括一个控制单元(20)，利用所述控制单元可以执行尤其是上部电极(23a)和中部电极(23b)之间的第一次测量，以及尤其是中部电极(23b)和下部电极(23c)之间的第二次测量。

7.根据上述权利要求之一的头部支撑，其特征在于，利用所述控制单元(20)可以在相应的两个电极之间施加交变电场。

8.根据权利要求6的头部支撑，其特征在于，所述测量得到测量结果，在所述测量结果中包括乘客头部的至少一部分的介电常数(ε_r)，或者所述测量结果受到乘客头部的至少一部分的介电常数(ε_r)的影响。

9.根据权利要求6的头部支撑，其特征在于，所述检测装置(21)具有一个比较装置(28)，利用所述比较装置可以对第一次测量和第二次测量的结果进行比较。

10.根据上述权利要求之一、尤其是权利要求7的头部支撑，其特征在于，所述电极结构(22)与控制单元(20)相连接。

11.根据权利要求10的头部支撑，其特征在于，所述控制单元(20)被设置在头部支撑内。

12.根据上述权利要求之一的头部支撑，其特征在于，所述头部支撑通过至少一根支撑杆，最好是通过两根支撑杆(11a，11b)固定在汽车座椅上。

13.根据权利要求12的头部支撑，其特征在于，电信号导线(19)和/或为电极结构(22)和/或控制单元(20)供电的供电线(19)穿过至少一根支撑杆(11a)。

14.根据上述权利要求之一的头部支撑，其特征在于，所述驱动装置(15)被设置在汽车座椅内或汽车座椅上，尤其是设置在汽车座椅的靠背内。

15.根据上述权利要求之一的头部支撑，其特征在于，所述电极结构(22)包括一个金属屏蔽(25)，该金属屏蔽被设置在所述电极结构的背对头部(26)的一侧。

16.根据上述权利要求之一的头部支撑，其特征在于，所述电极结构(22)被设置在所述头部支撑(10)的朝向乘客头部(26)的正面(32)。

17.根据上述权利要求之一的头部支撑，其特征在于，所述电极结构(22)被构造为薄膜形式。

18.根据权利要求17的头部支撑，其特征在于，所述电极(23a、23b、23c)被印制在所述薄膜上，或者被印制在所述薄膜的一部分上。

19.根据上述权利要求之一的头部支撑，其特征在于，所述电极结构(22)被设置在所述头部支撑的靠垫部分(30)和外套部分(33)之间。

20.根据权利要求1到18之一的头部支撑，其特征在于，所述电极结构(22)被设置在靠垫部分(30)的支撑体(29)和靠垫部分(30)之间。

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