CN102310790B - 可收起的活性材料致动的后座椅头枕 - Google Patents

Abstract

本发明涉及可收起的活性材料致动的后座椅头枕，具体地，一种适用于后座椅的活性头枕，包括可平移的、可适应的或以其他方式可重构形的壳、位于壳内并被驱动连接至壳的活性材料致动器，并且优选地包括固定地连接至座椅和/或壳的联动系统，其中致动器可操作以使头枕达到多个可达位置中的一个。

Description

可收起的活性材料致动的后座椅头枕

技术领域

本公开总体涉及特别地适用于后座椅组件的可收起的头枕组件，更具体地，涉及具有活性材料致动器的可收起的后座椅头枕。

背景技术

后座椅头枕长期来用于车辆上以为乘客提供舒适和保护；然而，与其相关的设计考虑引起了矛盾的观点。例如，考虑到在倒车、停车和变道时驾驶者的视野，优选地使头枕的尺寸最小化；然而乘客的舒适性需要充分大的支撑表面。因此，可拆卸的和/或可收起的后座椅头枕最近得到了发展，以选择性地在后座椅空闲和/或执行向后操作时改善视野以及在携载有乘客并且车辆向前行进时提供充分的支撑。

然而，这些类型的头枕在本领域中呈现多种问题。例如，手动地再安装可拆卸式头枕在大量的乘客变化和采取向后动作时会形成密集型劳动，并且执行起来即困难又麻烦。因此，不适当地再安装的可能性会增加，并且可能选择全然放弃再安装。取代完全地可拆卸，一些传统的后部头枕仅自动地从驾驶者的视线中移动或“被重新设置”，而没有从座椅物理地拆除装置。虽然自治(主)设计提供了按需收起(收纳)和展开，但是它们被典型地机动化，这进一步导致多种问题，包括增加的笨重、车辆重量、内舱容量的消耗、噪声、复杂性以及成本。

发明内容

鉴于前面提到的问题，本发明提供一种可收起的头枕，其采用活性材料致动以选择性地收起和/或展开头枕。因此，在此描述的本发明有用于提供：当执行向前行进时增加后部乘客的舒适性、当执行向后操作时以及其它需要时提高驾驶者的视野、方便的自主收起/展开操作、以及降低不适当功能的风险。通过使用活性材料致动，本发明有用于降低噪声、移动零件的数量以及与其相关的成本、以及有用于提供增大内舱空间的紧凑封装。

总之，本发明涉及一种活性头枕，其适用于后座椅，并且可操作以选择性地自主收起和/或展开。头枕包括限定内部空间的外部壳，和位于该空间内的致动器。致动器包括活性材料元件，当元件暴露于激活信号或者切断激活信号时，其可操作以使壳获得包括收起的和展开的多种位置和/或形状。因此，致动器与可操作以产生信号的源连通地连接。在优选实施方式中，至少一个传感器还连接至致动器、构造成确定事件或情况、并且在事件或情况发生时可操作以促使展开。

本发明的其它方面和优点从下面详细描述的典型实施方式和附图中显而易见。

本发明还提供了以下方案：

方案1.一种头枕，其适用于后座椅，所述头枕包括：

外部壳，其可移动连接至所述座椅，并限定内部空间以及相对所述座椅的第一位置；

附接于所述壳和/或座椅的机械联动系统；

布置在所述空间中的致动器，其中所述致动器包括驱动地连接于所述壳的至少一个活性材料元件，以在所述元件暴露于激活信号或者从激活信号切断时选择性地引起或使得所述头枕移动至第二位置；以及

动力源，其连通地连接至所述致动器，并且可操作以产生所述信号。

方案2.如方案1所述的头枕，其中，所述元件是形状记忆合金线。

方案3.如方案1所述的头枕，其中，所述联动系统包括附接于所述壳的至少一个选择地可展开的部件，并且所述壳枢转地连接至所述座椅。

方案4.如方案1所述的头枕，其中，所述联动系统是附接于所述壳的并行四杆联动系统，使得所述壳可平移地地连接到所述座椅。

方案5.如方案1所述的头枕，其中，所述联动系统包括多个部件，其相对于彼此可滑动地可平移并且可操作以协作地伸展/收回所述壳。

方案6.如方案5所述的头枕，其中，所述活性材料元件是呈现弓弦形构造的形状记忆合金线。

方案7.如方案1所述的头枕，其中，所述座椅限定腔，所述腔可操作以保留所述壳的至少一部分，并且当所述壳位于所述第二位置时所述至少一部分位于所述腔内。

方案8.如方案1所述的头枕，其中，所述致动器包括接合所述壳的弹簧负载机构，以朝向所述位置中的一个偏压所述壳。

方案9.如方案1所述的头枕，其还包括：

闩，其可操作以选择地将所述头枕锁定在所述位置中的一个。

方案10.如方案1所述的头枕，其中，所述致动器包括第一活性材料元件和第二活性材料元件，其对抗性地成对并且可操作以分别使所述头枕移动至所述第一位置和第二位置。

方案11.如方案1所述的头枕，其中，所述第二位置是多个可达位置中之一。

方案12.如方案1所述的头枕，其中，所述源选自于基本包括车辆充电系统和具有储存能量的电容器的组。

方案13.如方案1所述的头枕，其还包括：

从基本包括开关、旋转信号器、门锁、按钮、触发器以及换排档的组中所选择的输入装置，其中所述装置与所述致动器通信地连接并且可操作以接收输入，使得当接收到所述输入时选择地激活所述致动器。

方案14.如方案1所述的头枕，其还包括：

传感器，其可操作以探测情形；以及

控制器，其与所述传感器通信地连接，其中，所述控制器和传感器协作地构造成在所述传感器探测到所述情形时自主地使所述元件暴露于所述信号或者从所述信号切断。

方案15.如方案14所述的头枕，其中，所述情形选自基本包括门关闭事件、门打开事件、碰撞事件、在先碰撞测定、座椅被占用或未被占用以及安全带闭锁事件的组。

方案16.如方案1所述的头枕，其还包括负载限制机构，当所述元件被激活并且所述壳不能自由活动时所述负载限制机构可操作以选择性地使所述元件从所述信号切断。

方案17.一种头枕，其适用于后座椅，所述头枕包括：

适应的外部壳，其限定内部空间以及第一几何形状；

致动器，其位于所述空间内，包括驱动地连接于所述壳的至少一个活性材料元件，以在所述元件暴露于激活信号或者从激活信号切断时选择地引起或使得所述壳变得适应，从而获得第二几何形状；以及

动力源，其连通地连接至所述致动器，并且可操作以产生所述信号。

方案18.如方案17所述的头枕，其还包括：

机械联动系统，其介于所述壳和致动器之间，并且驱动地连接至所述致动器，并且可操作以在所述致动器被激活时达到第一位置和第二位置。

方案19.如方案17所述的头枕，其中，所述第二形状比所述第一形状移出更小的体积。

方案20.如方案17所述的头枕，其中，所述第二形状限定至少一个褶皱。

方案21.一种头枕，其适用于后座椅，所述头枕包括：

外壳，其可平移地连接至所述座椅，并且限定内部空间和相对于所述座椅的第一位置；

并行四杆联动系统，其固定地连接至所述座椅和/或壳；

致动器，其位于所述空间内，其中所述致动器包括驱动地连接至所述头枕的第一形状记忆合金线，以在所述元件暴露于激活信号或者从激活信号切断时选择性地引起或使得所述头枕移动至第二位置；

动力源，其连通地连接至所述致动器，并且可操作以产生所述信号；

传感器，其可操作以探测情形；

控制器，其与所述传感器通信地连接，其中，所述控制器和传感器协作地构造成在所述传感器探测到所述情形时自主地引起所述元件暴露于信号或者从所述信号切断；以及

闩，其包括第二形状记忆合金线，其可操作以在所述线暴露于激活信号或者从激活信号切断时选择地使所述头枕锁定在多个可达位置中的一个。

附图说明

下面参照示意性比例的附图详细地描述本发明的优选实施方式，其中：

附图1是根据本发明的优选实施方式的座椅和头枕的局部侧视图，头枕可在展开(实线)和收起(虚线)位置之间移动，具体地示出了枢转地可移动的联动系统，包括枢转连接至所述座椅的选择地可展开的臂，以及形状记忆线和驱动地连接至所述臂的扭矩弹簧；

附图2是根据本发明的优选实施方式的座椅和头枕的侧视图，该座椅限定了腔，头枕包括联动系统，其中所述系统还包括多个互连轨道节段、滚子以及限位器；

附图2a是根据本发明的优选实施方式的附图2中示出的联动系统的正视图，具体地示出了包括两根形状记忆线和两个压缩弹簧的致动器，以及包括形状记忆线的弹簧偏压闩，其中所述联动系统处在展开位置；

附图2b是附图2a所示的联动系统，其中已经致动所述线，该轨道节段收缩，并且该闩接合所述联动系统，以将所述系统牢固在收起位置；

附图3是根据本发明的优选实施方式的包括并行四杆联动系统的头枕和座椅以及包括第一和第二形状记忆线的致动器的侧视图；

附图4a是根据本发明的优选实施方式的可适应的头枕的正视图，其呈现第一形状，并包括剪式机构以及包括第一和第二形状记忆线的致动器，其中已经激活第一线并且所述头枕处于展开情形；

附图4b是附图4a所示头枕的正视图，其中第一和第二形状记忆线分别去激活和激活，剪式机构已经折叠，并且使头枕达到呈现波纹管式横向侧的第二形状；

附图5a是根据本发明的优选实施方式的头枕的侧视图，头枕包括多杆联动系统以及形状记忆线致动器，其中，头枕呈现第一形状和展开情形；

附图5b是附图5a所示的头枕的侧视图，其中已经激活线，并且使头枕达到第二形状和收起情形；

附图6a是根据本发明的优选实施方式的选择地可适应的头枕的正视图，该头枕包括形状记忆聚合体，包括多个形状记忆线致动器，并且呈现第一形状，处于展开情形；以及

附图6b是附图6a所示的头枕的前视图，其中已经激活致动器，并且使头枕达到具有波纹管式横向侧的第二折叠形状，处于收起情形。

具体实施方式

下面对优选实施方式的描述本质上仅是示意性的并且绝不意于限制本发明、其运用或其使用。在此公开的是活性头枕10，其适用于与座椅100一起使用，并且可操作以选择性地自主收起和/或展开(例如，基于需要、响应地，等)。在此公开的头枕10可以用于前座椅和后座椅，以及多种应用，例如关于车辆、航空、娱乐座椅等，但是特别地适用于车辆后座椅。本发明的头枕10使用活性(或“灵活”)材料致动来使得或赋予头枕10获得多种(例如，收起的和展开的)位置或形状；并且在优选实施方式中，将头枕10锁定在所获得的位置上(附图1-6b)。

I.活性材料的描述和效应

如在此所使用，术语“活性材料”定义为在经受激活信号时基本的(即，化学的或固有的物理)性质呈现可逆改变的材料或复合物。用于此处的适当活性材料包括但不局限于：形状记忆合金(SMA)、形状记忆聚合体(SMP)、以及铁磁体形状记忆合金(FSMA)。在进行某些改变的情况下可以用于优选实施例的其它活性材料包括但不局限于：压电材料、电活性聚合物(EAP)、磁致伸缩体和电致伸缩体等。取决于具体的活性材料，激活信号可以表现为但不局限于以下形式：电流、温度改变、磁场、机械负载或应力等。

更具体地，形状记忆合金存在多个不同的依赖于温度的相。这些相中最常用到的是所谓的马氏体相和奥氏体相。在下述讨论中，马氏体相一般指的是较易变形的低温相，而奥氏体相一般指的是较刚硬的高温相。当形状记忆合金处于马氏体相并被加热时，其开始改变成奥氏体相。这种现象开始时的温度通常称为奥氏体起始温度(As)，这种现象结束时的温度称为奥氏体完成温度(Af)。当形状记忆合金处于奥氏体相并被冷却时，其开始改变成马氏体相，并且这种现象开始时的温度通常称为马氏体起始温度(Ms)。奥氏体完成改变成马氏体时的温度称为马氏体完成温度(Mf)。通常，形状记忆合金在其马氏体相较软并且较容易发生变形，而在奥氏体相较硬、更刚性和/或更刚硬。由上可知，用于形状记忆合金的适当激活信号是具有大小的热激活信号以使在马氏体相和奥氏体相之间改变。

取决于合金成分和加工过程，形状记忆合金可以呈现单程形状记忆效应、内因性双程效应、或外因性双程形状记忆效应。经退火的形状记忆合金典型地仅呈现单程形状记忆效应。对低温变形之后的形状记忆合金进行充分加热将导致马氏体向奥氏体类型的转变，并且材料将恢复到初始的经退火的形状。因此，单程形状记忆效应仅在加热时观察到。

受热时形状记忆合金记忆其高温形状的温度可以通过合金成分的轻微改变并通过热处理来调节。例如，镍钛形状记忆合金中，其可以从高于约130℃改变至低于约-100℃。形状恢复过程在少到几度的范围上发生，而且转变的开始或完成可根据所期望应用和合金成分而被控制在1度或2度范围内。应明白，在形状记忆合金改变的温度范围内，其机械性能会发生巨大变化。

当加热至高于其所谓的马氏体到奥氏体相变温度时，SMA材料呈现2.5倍的模量增加和高达8％的尺寸变化(取决于预应变量)。SMA可以以线的形式嵌入头枕内来提供所期望的收缩量或硬度性质的改变，其中术语“线”为非限定性的并且可以并入其它合适的几何形状，例如缆索、束状、条、绳、带等。SMA变化也是单程的，使得偏压力返回机构(如弹簧)可被包含在头枕内从而一旦去除施加的场/热使SMA(以及头枕)恢复至其初始配置。其它返回机构可以包括机械、气动、液压或烟火技术，或基于前面提到的灵活材料中的一种。

合适的形状记忆合金材料包括但不限于：镍钛基合金、铟钛基合金、镍铝基合金、镍镓基合金、铜基合金(如铜锌合金、铜铝合金、铜金合金和铜锡合金)、金镉基合金、银镉基合金、铟镉基合金、锰铜基合金、铁铂基合金、铁钯基合金等。合金可以是二元的、三元的、或更高元的，只要合金成分呈现形状记忆效应，例如，形状定向改变、屈服强度改变和/或弯曲模量属性、阻尼能力、超弹性改变等。合适的形状记忆合金成分的选择取决于元件将要操作的温度范围。

响应于施加的磁场(和比例于施加的磁场的强度)，铁磁SMA呈现高达若干百分比的快速的尺寸改变。所述改变是单程改变并且需要施加偏压力或反向场来使铁磁SMA返回至其初始状态。但是，对于本发明的意图和目的而言，FSMA与SMA起到的作用是相同的。

类似地，磁致伸缩体是固体，其在受到外部磁场时形成大的机械变形。该磁致伸缩现象归因于材料内小磁域的旋转，当材料未暴露于磁场时，所述小磁域随机地定向。在铁磁体或亚铁磁体固体中形状改变是最大的。Terfinol D是磁致伸缩体的最彻底地探查形式。磁致伸缩体呈现出相对高的频率能力。磁致伸缩体的应变与施加的磁场的强度成比例。这些类型的材料在施加的磁场去除时恢复到其初始尺寸。

当被加热至高于其组分的具有较低的玻璃态转变温度的玻璃态转变温度时，形状记忆聚合体(SMP)显现出模量的显著下降。如果在温度降低时保持负载/变形，那么变形的形状将被设定在SMP中，直到在没有负载的情况下其被重新加热，在这种情况下其返回至其所模制形状。当被加热时，其模量降低30或更多的系数(倍)，并且在此柔性状态下所储存的能量不再被SMP阻滞，并且因而以允许头枕的前表面朝向就坐的乘客头部方向移位的方式得到释放。

大部分SMP呈现“单程”效应，其中，SMP展现出一个持久的形状。通常，SMP是包括至少两个不同单元的相位隔离的共聚体，其可以被描述为定义SMP中的不同段，每一个段对SMP的整体性质的贡献不同。如在这里所使用，术语“段”指相同或相似的单体或低聚体单元的块、接枝体或序列，它们被共聚合以形成SMP。每一段可以是结晶体或无定形的，并且分别具有相应的熔点或玻璃态转变温度(Tg)。在此使用术语“热转变温度”以便利地根据该段是无定形段或者结晶体段而一般地指代Tg或者熔点。对于包括(n)个段的SMP，SMP被称为具有一个硬段和(n-1)个软段，其中硬段具有比任何软段更高的热转变温度。因此，SMP具有(n)个热转变温度。硬段的热转变温度称为“最终转变温度”，并且所谓的“最软”段的最低热转变温度称为“第一转变温度”。重点注意：如果SMP具有由相同的热转变温度其也是最终转变温度来表征的多个段，那么SMP被称作具有多个硬段。

当SMP受热高于最终转变温度时，SMP材料可被成型。所述SMP的持久形状可以通过随后冷却SMP低于所述温度来设定或记忆。如在此使用，术语“初始形状”、“预先限定的形状”以及“持久形状”是同义的以及意于可互换使用。可以通过如下来设定临时形状：加热材料至高于任一软段的热转变温度但低于最终转变温度的温度、施加外部应力或负载来使SMP变形、然后冷却低于该软段的特定热转变温度。

通过在应力或负载去除的情况下将材料加热高于软段的特定热转变温度但低于最终转变温度，可以恢复持久形状。因此，应清楚的是，通过组合多个软段，可显示出多个临时形状，并且通过多个硬段可显示出多个持久形状。相似地，使用分层的或复合的方法，多个SMP的组合将显示出在多个临时和持久形状之间的转变。

对于只有两个段的SMP，形状记忆聚合体的临时形状在第一转变温度被设定，随后冷却该SMP，同时在负载下来锁定临时形状。临时形状得到保持只要SMP保持低于第一转变温度。当SMP再次高于第一转变温度时，恢复到持久形状。重复加热、成型以及冷却步骤可以重复地重新设定临时形状。

如前面所述，大多数SMP呈现“单程”效应，其中该SMP呈现一个持久形状。在没有应力或负载的情况下在加热形状记忆聚合体高于软段热转变温度时，获得持久形状，并且在不使用外力下该形状将不会返回到临时形状。

作为替代对象，可以准备一些形状记忆聚合体组分来呈现“双程”效应，其中所述SMP呈现出两个持久形状。这些系统包括至少两个聚合体组分。例如，一个组分可以是第一交链聚合体，同时另一组分是不同的交链聚合体。这些组分通过层技术组合，或者是互穿网状物，其中该两个聚合物组分是交链但不相互链接。通过改变温度，形状记忆聚合体在第一持久形状或第二持久形状的方向上改变其形状。每一个持久形状属于所述SMP的一个组分。整体形状的温度依赖关系由以下事实导致：一个组分(“组分A”)的机械性质几乎与关注温度间隔中的温度无关。另一组分(“组分B”)的机械性质温度依赖于关注温度间隔。在一个实施方式中，在低温下组分B变得比组分A更为坚固，而在高温下组分A更为坚固并且决定实际的形状。双程记忆装置可通过如下来准备：设定组分A的持久形状(“第一持久形状”)、使装置变形为组分B的持久形状(“第二持久形状”)、并且在施加应力的情况下固定组分B的持久形状。

本领域技术人员应认识到，可以多种不同的形式和形状来构造SMP。设计聚合物本身的组分和结构可以允许选择对于所期望应用的特定温度。例如，取决于特定的应用，最终转变温度可为约0℃至约300℃或以上。形状恢复的温度(即，软段热转变温度)可以高于或等于大约-30℃。形状恢复的另一温度可以高于或等于大约20℃。形状恢复的另一温度可以高于或等于大约70℃。形状恢复的另一温度可以低于或等于大约250℃。形状恢复的又一温度可以低于或等于大约200℃。最后，形状恢复的另一温度可以低于或等于大约180℃。用于SMP的适合的聚合体包括热塑性塑料、热固塑料、互穿网状物、半互穿网状物、或聚合体的混合网状物。聚合体可以是单个聚合体或混合聚合体。聚合体可以是线性的或具有侧向链或树枝状结构元件的分支式热塑性弹性体。

最后，形成形状记忆聚合体的适当聚合体成分包括但不限于：聚磷腈、聚(乙烯醇)、聚酰胺、聚酯酰胺、聚(氨基酸)、聚酐、聚碳酸酯、聚丙烯酸酯、聚亚烷、聚丙烯酰胺、聚亚烷基二醇、聚亚烷基氧化物、聚亚烷基对苯二酸酯、聚正酯(polyortho esters)、聚乙烯醚、聚乙烯酯、聚卤乙烯、聚酯、聚交酯、聚乙醇酸交脂(polyglycolides)、聚硅氧烷、聚氨酯、聚醚、聚醚酰胺、聚醚酯、聚苯乙烯、聚丙烯、聚乙烯苯酚、聚乙烯吡咯烷酮、氯化聚丁烯、聚(十八烷基乙烯基醚)乙烯乙酸乙烯酯、聚乙烯、聚(环氧乙烷)-聚(乙烯对苯二酸酯)、聚乙烯/尼龙(接枝共聚物)、聚己酸内酯-聚酰胺(嵌段共聚物)、聚(己酸内酯)二甲基丙烯酸酯-丙烯酸正丁酯、聚(降冰片-多面体低聚倍半硅氧烷)、聚氯乙烯、尿烷/丁二烯共聚物、聚氨酯嵌段共聚物、苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物等、以及包括前述聚合物成分中至少一种的组合物。适合的聚丙烯酸酯的例子包括：聚(甲基丙烯酸甲酯)、聚(甲基丙烯酸乙酯)、聚(甲基丙烯酸丁酯)、聚(甲基丙烯酸异丁酯)、聚(甲基丙烯酸己酯)、聚(甲基丙烯酸异癸酯)、聚(甲基丙烯酸十二酯)、聚(甲基丙烯酸苯酯)、聚(丙烯酸甲酯)、聚(丙烯酸异丙酯)、聚(丙烯酸异丁酯)以及聚(丙烯酸十八酯)。上述用于形成SMP中的多个段的聚合体可以在商业途径中获得或者可以使用常规化学方法合成。本领域技术人员使用已知的化学和加工技术可以容易地制备这些聚合体而不需要过多的试验。

II.示例的头枕以及使用方法

转至附图1-6b，优选的头枕10大体包括限定出内部空间14的壳12，并且可以在第一和第二位置、形状或其它构造之间移位。更优选地，头枕10具有多个选择地可达到的第二位置。活性材料致动器16置于壳12中并且驱动地连接至壳12或联动系统18，以使得或赋予壳12自主地操纵。如附图1所示，优选的头枕10包括填充材料20和(软耐用材料的)外部遮盖物22，填充材料20位于壳12的外部并形成壳12的上覆层，外部遮盖物22围封填充材料20以限定头枕10的整体形状。联动系统18的任何暴露部分优选地被围封在(软耐用材料的)适应的遮盖物24中以便美观并且使联动系统18处于内部并消除扭点。

通常，在结构化部件例如联动系统18、支撑柱26等出现的地方，优选采用两个机械平行的相同部件来减少联动系统18、柱26以及头枕10上不期望的弯曲和扭转负载。此外，部件优选地联结至座椅100的任一侧并且与座椅100的横向中平面等距。结构化部件应结构地构造成承受例如碰撞事件期间来自乘客头部的外部动态负载。

在附图1所示的示例性实施方式中，头枕10包括布置在内部空间14内的联动系统18；联动系统18包括固定地连接至座椅100的锚件28，和选择地可展开部件30，该部件30固定地或可移动地连接至壳12并且通过至少一个铰链32可移动地连接至锚件28。致动器16包括驱动地连接至联动系统18的活性材料元件34，和接合壳12并可操作以朝向第一位置偏压壳12的弹簧负载机构(例如，扭转弹簧)36。

更详细地，优选的部件30固定地连接至壳12，并且通过单铰链32枢转地连接至锚件28。这样，使得壳12在多个位置之间枢转。优选地，联动系统18包括锁定机构38(例如，闩锁、钩等)，其在壳12处于展开位置(实线类型)时可操作以选择性地保持或“锁定”部件30。活性材料元件34优选是预伸展(到8％)的形状记忆合金线，其驱动地连接至可展开部件30以及锚件28，并且缠绕铰链32以最大化位移。因此，当线34被激活(也就是，暴露于足够引起状态形变的激活信号)时，线34牵引壳12到展开位置。当随后线不被激活时，锁定机构38保持壳12处于展开位置。优选地，弹簧负载机构36是盘绕在铰链32周围并且偏压壳12的扭转弹簧，使得：使锁定机构38脱离部件30时，弹簧36牵拉壳12至收起位置(虚线类型)。弹簧36的其它类型包括拉伸和压缩弹簧、悬臂弹簧以及板簧。壳12可以被收起在多个位置，但优选地在前向方向收起(由附图1和3的空心箭头指示)以在头枕10没有被展开时阻止乘客占用座椅100。

在另一实施方式中，座椅限定腔40，并且当头枕10处于收起情形时壳12部分地或全部地布置在腔40内。联动系统18包括多个互连轨道节段18、伸缩杆件、或者其它互接部件以实现可滑动平移并因此伸展/收回壳12。联动系统18还包括至少一个限位器44，其构造为接合部件18，以便在处于完全展开位置时防止从其进一步运动。致动器16包括锁定机构38，其可操作以选择性地将头枕10保持或“锁定”在多个可达位置中的一个。

如附图2-2b所示，联动系统18优选地是三个可滑动地互连轨道节段18，其中下节段42a固定地连接至座椅100并且包括限定多个槽48的两个侧轨46(附图2a、2b)，中间节段42b可滑动地连接至下节段42a以及上节段42c，并且上节段42c优选固定地连接至壳12。此外，优选地，在移动表面之间联动系统18采用摩擦减小器50例如滚子(附图2)、球轴承或者润滑剂(例如，油脂等)。

附图2a示出了分别固定地附接到中间节段42b和上节段42c的中部节点52a以及顶部节点52b，和形状记忆线34，形状记忆线34固定地附接到下节段42a和中间节段42b并分别缠绕中部节点52a和顶部节点52b周围，从而产生两个弓弦式构造，以放大由激活所引起的位移。致动器16还包括两个压缩弹簧36，其互连下节段42a和中间节段42b，以及中间节段42b和上节段42c，并且在头枕10处于收起位置时被压缩或“被负载”(附图2b)。

最后，优选地，锁定机构38是弹簧偏压闩38，其枢转地附接到上轨道节段42c，并且包括尖头件54，尖头件54在头枕10处于收起情形(附图2b)时朝向多个槽48中的一个槽偏压并内接合该槽。另一活性材料元件56(例如绳索)互连闩38和上节段42c，并且在受到激活时可操作以选择性地将尖头件54从槽48中脱离。当绳索56失去激活时，弹簧偏压闩38枢转，使得尖头件54与槽48接合，从而槽48使上节段42c保持在适当的位置。

优选地，绳索56根据商业可得到的形状记忆合金是预拉伸达8％的形状记忆合金线56，以消除松弛并提供瞬时动作。线56的长度优选地选择成使得当部分地(例如50％，更优选地25％，最优选地10％)激活(例如，通过热量的加热等)时长度的改变使得尖头件54从槽48中完全地脱离。多个可接合的槽48使得头枕10能够被锁定在多个位置上。因此，为了收起头枕10，激活线34，收回壳12。去激活闩绳索56，从而使头枕10锁定在收起情形。为了展开头枕10，激活闩绳索56，脱离联动系统18，并且压缩弹簧36随后伸展壳12到展开情形。

在另一个实施方式中，头枕10包括四杆联动系统，其赋予壳12在多个位置之间实现更复杂的运动。四杆联动系统18包括基联杆(ground link)58和两个固接(枢性)联杆60。可选的联接器联杆62(优选)被包括在内并且被固定地附接到壳12，并且枢转地附接至该两个固接联杆60；可替换地，该固接联杆60枢转地附接于壳12并且略去该联接器连接62。

致动器16包括第二活性材料部件64b，其驱动地连接至四杆联动系统18，从而与第一部件64a对抗地成对，使得第二活性材料部件64b可操作以选择地将联动系统18返回至第一位置。如附图3所示，优选地，四杆联动系统18是并行四杆联动系统，其使得壳12能够在不枢转的情况下在多个位置之间平移。优选地，部件64a、b是如上面所述的预伸展的形状记忆线。

在另一实施方式中，头枕10包括限定第一几何形状(图4a)的适应(屈从)的壳12、致动器16以及可收缩的联动系统18，其在收缩时使得壳12变形至第二形状(附图4b)。第一形状定义为展开情形，且比定义收起情形的第二形状移置更大的体积。头枕10还包括固定地连接至座椅以及壳12的至少一个支撑柱26。在处于收起情形时，壳12限定出至少一个褶皱66。

更具体地，联动系统18优选地是剪式机构18，其包括固定地连接于壳12的基板68和可展开板70，和使基板68和可展开板70互连的多个中间部件72。优选地，基板68是固定的，而可展开板70可操作以通过中间部件72展开和收缩。致动器16包括驱动地连接至中间部件72并且对抗地成对的第一和第二活性材料部件64a、b，使得第一部件64a可操作以使联动系统18达到第二情况(附图4b)，并且第二活性材料部件64b可操作以选择性地将联动系统18返回至第一情形(附图4a)。优选地，当头枕10收起时，壳12限定多个褶皱66，从而呈现波纹管形或手风琴型横向侧。

在前面实施方式的变形中，联动系统18包括互连锚件28、中间部件72和可展开部件30，以及驱动地连接至可展开部件30的弹簧负载机构36和活性材料元件34。弹簧负载机构36偏压壳12至第二(收起)情形(附图5b)，其中壳12限定了褶皱66。当激活元件34时，可展开部件30枢转，使中间部件72向外伸展并且使壳12变大，使联动系统18返回至第一(展开)情形(附图5a)。如附图5a、5b所示，可展开部件30优选地通过枢转地连接至锚件28的铰链32枢转，活性材料元件34优选地是缠绕铰链32的形状记忆线34，并且弹簧负载机构36优选是盘绕铰链32的扭转弹簧36。

在另一个实施方式中，壳12限定内表面74。致动器16包括至少一个活性材料元件34、至少一个弹簧负载机构36以及至少一个形状记忆聚合体层76，该层76布置于空间14内且适应和附接至或嵌入在内表面74。壳12呈现第一形状(附图6a)并且当层76被激活并承受负载时层76可操作以选择性地使壳12获得第二形状(附图6b)。当被激活时，元件34可操作以施加负载。当在没有负载的情况下激活时，层76使壳12返回至第一形状。

附图6a、b示出了致动器16，其包括与内表面74的相对侧相一致的两个层76、互连两个层76的三根形状记忆线34、以及使内表面74的顶部和底部互连的压缩弹簧36。当线34和层76都被激活时，线34在互连点处向内牵拉层76，从而使褶皱66形成在横向侧上，并且压缩弹簧36，从而达到第二(收起)形状(附图6b)。当仅层76被再激活时，弹簧36伸展，并且层76返回至其初始形状，使线34伸展并使壳12返回至初始(展开)形状(附图6a)。

通常，应明白，动力源78连通地连接至致动器16，并且可操作以产生激活信号(附图1)。在机动车应用中，例如，源78可以是车辆充电系统或电容器(未示出)，其可操作以实现充足的能量释放。

致动器16可以自主地或根据需要来触发。关于前者，在确定展开、收起或其它的移动/变形头枕10的情形时来触发致动器16。例如，头枕10可被构造为探测到换挡到反向、因座椅100的占用或空出引起的负载变化、在机动车突然停止/碰撞事件或其它方式确定的在先碰撞情况中因惯性传递产生的乘客的动态负载、门打开或关闭事件、或者安全带闭锁/解开事件。这样，控制器80和传感器82可以通信地连接至致动器16和源(附图1)。控制器80和传感器82被协作地构造为使致动器16暴露到信号。传感器82的类型包括但不局限于：位置传感器、压力传感器、位移传感器、速度传感器以及加速计。传感器82可以位于座椅100、头枕10、门以及安全带(未示出)之内或周围。在本发明的另一方面，应明白，可以使用座椅记忆选择开关来自主地定位头枕10从而适应特定的乘客(未示出)。

关于根据需要而激活，可在接收到来自输入装置84(附图3)的使用者输入时触发致动器16。例如，驾驶者(未示出)可以通过按钮来选择收起未被使用的头枕10来改善驾驶，或者乘客可以推动触发器来获得额外的头部支撑。这样，控制器80和输入装置84可以通信地连接至致动器16以及源78(附图3)。控制器80和输入装置84协作地构造为使致动器16暴露到信号。输入装置84的类型包括但不局限于：开关、旋转信号器、门锁、按钮、触发器以及换排档(未示出)。输入装置84可以位于座椅100、头枕10、门、仪表板、控制台、方向盘、变速杆等(未示出)之上或之内。类似于座椅记忆选择，可以使用预设定占用识别特征以根据需要定位头枕10。

最后，可期望的是，管理致动器16来保护本发明特别是活性材料元件34以及乘客(未示出)不受力、热、电流、弯曲、疲劳、应力、应变或其它变量的不希望的变量值。为此，负载限制机构86可连通地连接至活性材料元件34来探测不希望的变量值。在优选实施方式中，压电传感器86通信地连接至活性材料元件34和控制器80(附图5a、b)，并且传感器86和控制器80协作地可操作以在物体或操作者(未示出)的身体部分阻挡了头枕10的路径时探测致动器16上大的应变从而指示不希望的负载，并且自主地终止头枕10的运动/变换。

虽然参考示例性的实施方式对本发明进行了描述，但是本领域技术人员会认识到，在没有脱离本发明的范围的情况下，可以进行多种改变，并且等同物可以替代其部件。此外，在不脱离其本质范围的情况下，根据本发明的教导可以进行很多修改来适应特定的情形或材料。因此，意在本发明不被限制于为实施本发明所构思的作为最佳模式所公开的特定实施方式，而是本发明将包括所有落入所附权利要求的范围之内的实施方式。在此所附的多个附录提供的进一步描述、解释和示意性的实施方式通过参考并入这里，作为本发明的示意但非限制性教导。

Claims (10)

1.一种头枕，其适用于后座椅，所述头枕包括：

外部壳，其可移动连接至所述座椅，并限定内部空间以及相对所述座椅的第一位置；

附接于所述壳和/或座椅的机械联动系统；

布置在所述空间中的致动器，其中所述致动器包括驱动地连接于所述壳的至少一个活性材料元件，以在所述元件暴露于激活信号或者从激活信号切断时选择性地引起或使得所述头枕移动至第二位置；以及

动力源，其连通地连接至所述致动器，并且可操作以产生所述信号，

其特征在于，所述活性材料元件是呈现弓弦形构造的形状记忆合金线；所述联动系统包括多个部件，其相对于彼此可滑动地可平移并且可操作以协作地伸展/收回所述壳；所述座椅限定腔，所述腔可操作以保留所述壳的至少一部分，并且当所述壳位于所述第二位置时所述至少一部分位于所述腔内。

2.如权利要求1所述的头枕，其特征在于，所述致动器包括接合所述壳的弹簧负载机构，以朝向所述位置中的一个偏压所述壳。

3.如权利要求1所述的头枕，其特征在于，其还包括：

闩，其可操作以选择地将所述头枕锁定在所述位置中的一个。

4.如权利要求1所述的头枕，其特征在于，所述致动器包括第一活性材料元件和第二活性材料元件，其对抗性地成对并且可操作以分别使所述头枕移动至所述第一位置和第二位置。

5.如权利要求1所述的头枕，其特征在于，所述第二位置是多个可达位置中之一。

6.如权利要求1所述的头枕，其特征在于，所述源选自于基本包括车辆充电系统和具有储存能量的电容器的组。

7.如权利要求1所述的头枕，其特征在于，其还包括：

从基本包括开关、旋转信号器、门锁、按钮、触发器以及换排档的组中所选择的输入装置，其中所述装置与所述致动器通信地连接并且可操作以接收输入，使得当接收到所述输入时选择地激活所述致动器。

8.如权利要求1所述的头枕，其特征在于，其还包括：

传感器，其可操作以探测情形；以及

控制器，其与所述传感器通信地连接，其中，所述控制器和传感器协作地构造成在所述传感器探测到所述情形时自主地使所述元件暴露于所述信号或者从所述信号切断。

9.如权利要求8所述的头枕，其特征在于，所述情形选自基本包括门关闭事件、门打开事件、碰撞事件、在先碰撞测定、座椅被占用或未被占用以及安全带闭锁事件的组。

10.如权利要求1所述的头枕，其特征在于，其还包括负载限制机构，当所述元件被激活并且所述壳不能自由活动时所述负载限制机构可操作以选择性地使所述元件从所述信号切断。