CN102673447A - 控制交通工具头枕的系统 - Google Patents

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大卫·A·海恩
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Abstract

公开了一种控制交通工具头枕的系统。交通工具座椅组件装备有支撑结构和头枕，头枕由支撑结构支撑且可相对于支撑结构在第一位置和第二位置之间移动。致动器与头枕连接以移动头枕，且控制器与致动器通讯。传感器阵列由支撑结构和头枕中的一个支撑且与控制器通讯。传感器阵列具有第一区域和第二区域。配置传感器阵列以感应顺序激活的第一区域和第二区域的输入。传感器阵列将输入传递给控制器，且控制器促使致动器移动头枕。

Description

控制交通工具头枕的系统
技术领域
多种实施方式涉及控制交通工具头枕的系统。
背景
交通工具座椅组件可装备有可移动的头枕。美国专利第4,674,797号、第5,699,668号、第6,983,995号和第7,267,407号中公开了可移动头枕的实例。
概述
提供了用于交通工具座椅组件的头枕。头枕由支撑结构支撑且可在第一位置和第二位置之间移动。致动器与头枕连接以移动头枕。控制器与致动器通讯以控制致动器。传感器阵列由支撑结构和头枕中的一个支撑且与控制器通讯。配置传感器阵列以接收顺序激活的第一区域和第二区域的输入，其中传感器将输入传递给控制器，且控制器促使致动器移动头枕。
附图简述
图1是交通工具座椅组件和头枕的示意图。
图2是交通工具座椅组件和头枕的另一个示意图。
图3是根据公开的实施方式的交通工具座椅组件的示意图。
图4是图1的传感器阵列的示意图，示出了根据公开的多种实施方式向该阵列的多种输入；和
图5是用于图3的交通工具座椅组件的电子元件的示意图。
详述
如所需要的，本文公开了本发明的详细实施方式；但是，应当理解所公开的实施方式仅是本发明的示例性描述，可以通过多种形式和替代形式实现本发明。附图不必按照比例绘制；某些特征可被放大或缩小以显示特殊部件的细节。因此，不应将本文公开的特定结构和功能的细节理解成限制性的，而仅作为用于指导本领域技术人员以多种方式实施本发明的代表性基础。
图1示出了交通工具座椅组件10。交通工具座椅组件10可以是前排座椅，例如司机座椅组件或前排乘客座椅组件，或可以是后排座椅组件，例如交通工具的第二排或第三排座椅。座椅组件10具有支撑结构12，例如靠背。支撑结构12支撑头枕16。头枕16具有调整特征件，其允许头枕16在多个方向上移动，例如，通过调整高度、后移量(backset)和倾斜度以对不同使用者的横截面提供人体工程学支撑和在不使用时能够折叠和储藏头枕、以提高司机的可见度或座椅装载容积或类似用途。在设计位置示出了头枕16，并在前倾或折叠/储藏位置以虚线示出了头枕16。
图2示出了头枕16的调整度和自由度。可调整头枕的高度13以及头枕16的后移量15。
如图3所示，头枕16包括本领域已知的动力机构以平移或旋转头枕16。例如，致动器18诸如电动机、螺线管或类似装置与多种齿条和小齿轮系统、杠杆系统、齿轮、凸轮、曲柄、连接件等连接以提供头枕16的运动。致动器18与动力源20例如交通工具电池或交流发电机连接。致动器18还与控制致动器18的控制器22例如微控制器或集成电路或类似部件连接。控制器22可开启和关闭致动器、控制由致动器18提供的运动方向和控制致动器18的运行时间，该时间可与头枕16的运动量对应。
例如，配置头枕16以在多个方向移动，例如沿第一轴24移动、沿第二轴26移动和绕第三轴28旋转。当然，考虑了平移或围绕任何轴的旋转，且头枕可围绕任何数量的轴包括单个轴或三个以上的轴运动或平移。示出第一轴24是竖直取向，或与交通工具座椅组件10或靠背12的纵轴对齐。头枕16沿该轴24运动以改变头枕16相对于交通工具座椅组件10或相对于座椅10的乘客的头部的高度。示出第二轴26与头枕16或交通工具座椅组件10的前后方向一致，其通常与安装座椅组件10的交通工具的前/后方向对应。头枕16沿该轴26运动以调整头枕16相对于交通工具座椅组件10的后移量15。示出第三轴28在头枕16或交通工具座椅组件10的侧向或横向方向上。头枕16围绕该轴28旋转或转动以相对于交通工具座椅组件10折叠或倾斜头枕。如图1所示，头枕16具有围绕轴28的角运动以在设计位置与倾斜或折叠位置之间旋转。当交通工具座椅组件10空置时，可将头枕16置于折叠位置。如果交通工具座椅10被占用或将被占用，可通过使头枕16围绕轴28旋转来调整头枕16的倾斜量，例如，通过在30度、60度或某些其他量的范围内向前或前后倾斜头枕16以更好地适合乘客的头部位置。
如图所示，传感器阵列34由头枕16支撑，或可替代地，其可位于交通工具座椅组件10上的其他位置，例如在靠背12、车门、扶手、控制台或类似部件上。传感器阵列34与控制器22电连接并由动力源20驱动。传感器阵列34包括例如可被排列成列和行的多个电容传感器36。可替代地，传感器阵列34包括多个任何其他本领域已知的位置传感器。
每个电容传感器36使用例如可变电容器的原理，通过电容触摸感应进行操作。在某些实施方式中，形成了基于印刷电路板(PCB)的电容器且允许电场漏入电容器上方的区域，该区域包括传感器阵列34的外表面。使用者作用于该外层。传感器垫和周围地面(ground pour)(或地下接地层)形成了可测量的基线电容。
当导体例如使用者的手指接近或触摸开放式电容器36上方的传感器阵列34的外表面时，电场受到干扰并导致最终的电容变化。可通过连接的检测器集成电路或控制器22调整传感器36的灵敏度致使需要触碰传感器阵列34的外表面以激活传感器36。外表面可起绝缘层的作用并提供传感器36和使用者之间的隔离。导电手指与电容传感器36的耦合使该结构的电容增大到超过基线电容或没有触碰时传感器36的电容。
在某些实施方式中，传感器36下方的接地层帮助其屏蔽由其他电子元件产生的潜在干扰并有助于维持更加恒定的基线电容。
参考图3和4，头枕16可相对于支撑结构12沿轴24、26、28中的一个在第一位置和第二位置之间运动。第一位置和第二位置可以是头枕16沿各个轴运动的最大距离的位置，例如最大高度和最小高度、最大和最小后移度、和设计位置及倾斜或折叠位置。致动器18使头枕16沿着或围绕轴24、26、28中的一个或多个运动。传感器阵列34具有第一区域38和第二区域40。尽管考虑了任何尺寸或取向的区域，但图4中示出了区域38、40。区域38、40致使使用者激活阵列34中的至少两个传感器36。使用者通常沿阵列34滑动手指并激活传感器36。如果使用者激活了两个传感器36，激活的第一个传感器36将处于第一区域38，且激活的第二个传感器36将处于第二区域40。激活的传感器36的路径限定了头枕16的运动。在传感器阵列34上，第一区域38和第二区域40可以彼此相邻或彼此分隔开。每个区域38、40包括一个或多个电容传感器36或其他的位置传感器。例如，使用者通过激活位于第一区域内的电容传感器作用于第一区域38，然后在作用于第一区域38之后立即滑动手指或以其他方式激活第二区域40中的传感器。可将时间限制编程到控制器22致使需要在来自第一区域38内的传感器36的信号被认定为输入之后的预定时间内接收来自第二区域40中的传感器36的信号。控制器22接收并处理来自传感器阵列34的信号并基于输入来命令致动器移动头枕。
例如，如果头枕的第一位置和第二位置沿交通工具座椅组件的纵轴或竖直轴分隔开，传感器阵列的第一区域和第二区域在传感器34上相似地取向。当使用者激活第一区域38然后激活第二区域40时(图4上从底部到顶部42的运动)，头枕16沿纵轴24远离支撑结构12运动或平移。基于滑动的幅度，即激活的传感器36的数量，和/或激活的传感器阵列34的长度等，头枕16可平移到任何位置，从第一和第二位置之间的增量到第一和第二位置之间的全部距离。相似地，可通过激活传感器阵列34的第二区域40然后激活第一区域38(图4上从顶部到底部42的运动)将头枕16从第二位置移动或平移至第一位置。
如果头枕16的第一位置和第二位置沿交通工具座椅组件10的前/后轴26分隔开，传感器阵列的第一和第二区域38、40在传感器阵列34上相似地取向。当使用者激活第一区域38然后激活第二区域40时(图4上从左到右的运动44)，头枕16沿前/后轴26向后运动或平移。基于滑动的幅度，即激活的传感器36的数量，和/或激活的传感器阵列34的长度等，头枕16可平移到任何位置，从第一和第二位置之间的增量到第一和第二位置之间的全部距离。相似地，可通过激活传感器阵列34的第二区域40然后激活第一区域38(图4上从右到左的运动44)将头枕16从第二位置运动或平移至第一位置。
如果第一位置和第二位置绕交通工具座椅组件10的横轴28分隔开，以使其处于环绕轴28的不同的角度位置，传感器阵列的第一和第二区域38、40在传感器阵列34上相似地取向。当使用者激活第一区域38然后激活第二区域40时(图4上的顺时针运动46)，头枕16围绕横轴28向着设计位置运动。由于其通过围绕横轴28旋转而倾斜，头枕16将沿弓形路径运动。考虑了头枕16的不同程度的前倾和后倾，包括但不限于30度、60度、至前折叠位置或任何其他量。如果头枕16能够前倾或后倾30度，头枕16可被置于受该30度值限制的任何位置，例如向前10度、向后15度、向前20度等。基于滑动的幅度，即激活的传感器36的数量，和/或激活的传感器阵列34的长度等，头枕16可移动到任何位置，从第一和第二位置之间的增量到第一和第二位置之间的全部距离。相似地，可通过激活传感器阵列34的第二区域40然后激活第一区域38(图4上的逆时针运动46)将头枕16从第二位置运动或移动至第一位置。
头枕16可包括用泡沫垫子或其他衬垫材料覆盖的衬底(未示出)，泡沫垫子或其他衬垫材料反过来又被护罩32例如织物、皮革或其他类似材料覆盖。在某些实施方式中，传感器阵列34与衬底连接，且护罩32置于传感器阵列34之上以覆盖传感器阵列34。护罩32可具有边界例如缝边、不同材料或类似物以向使用者指明传感器阵列34的位置。在其他实施方式中，传感器阵列34整合到护罩32中，且包含传感器阵列34的护罩32附在头枕16的衬底上。传感器34可由柔性材料制成以具有类似于护罩32的特征。
对于具有常规的调节系统例如机械按钮或杠杆的头枕16来讲，该系统受到设计约束条件的限制，即仅一个安装按钮或杠杆的位置，即使期望在头枕16的相对较小的表面区域上有一个以上的用于用户接口的位置。关于本公开内容的实施方式，因为阵列34的尺寸并不像机械装置那样受到限制，或在一个以上的位置可使用一个以上的阵列34，即，借助于控制器22的使用，头枕16上的阵列34和支撑结构12或靠背上的阵列34都是可能的，传感器阵列34可覆盖便于使用者接近以调整头枕16的一个以上的这些优选位置。
在图3-4所示的某些实施方式中，交通工具座椅组件10具有由支撑结构12支撑的头枕16，其中头枕16可相对于支撑结构运动以产生沿第一轴24的平移、沿第二轴26的平移和围绕第三轴28的旋转。因此，头枕16具有6个自由度，尽管如此，考虑了任何数量的自由度，例如少于或多于6。
致动器18连接到头枕16以移动头枕16。致动器18可包含一个以上的发动机和/或一个以上的机械系统以提供所需要的头枕16的运动。例如，可提供3个发动机，其中一个用于每一种平移运动，且一个用于头枕16的旋转运动。另外，可提供单独的齿条和小齿轮、杠杆、齿轮或其他机械机构以用于每种运动。
传感器阵列34可包含多个电容传感器36或其他的位置传感器并与控制器22电连接。电容传感器36由使用者激活，且输入期间激活的传感器的模式或路径决定了头枕16的相应运动。图4中示出了与沿第一轴24的平移、沿第二轴26的平移和围绕第三轴28的旋转的头枕16的运动对应的样例路径或模式。向传感器阵列36的输入包括至少两个相邻的传感器36的激活，且为了让控制器22确定是输入，可能需要在预定的时间限制内激活相邻的传感器，使得在传感器36的激活之间具有最大的时间延迟。当在与轴24、26、28中的一个相对应的方向上激活传感器阵列34上的至少两个相邻的传感器36时，控制器22命令致动器18沿该轴移动头枕16。当输入的激活的相邻传感器36的数量增加时，头枕16可沿该轴移动相应的更长距离。
可替代地，在头枕16的第一位置或第二位置，需要来自使用者的至少一种输入，例如使用两个手指以激活头枕16平移或围绕轴旋转。这将在第一区域38或第二区域40中激活传感器阵列34的至少两个传感器36，并可防止头枕16的无意激活。
可替代地，在第一区域38或第二区域40中激活传感器36并指示头枕16的运动方向之后，如果手指仍停留在同一区域38、40并且不进入另一区域40、38，则头枕16继续在那个方向上运动直到来自使用者的对传感器阵列34的输入结束。
第一、第二和第三轴24、26、28可能彼此不平行，以使其聚集于一点或起点。在某些实施方式中，第一、第二和第三轴24、26、28彼此正交。
图5示出了用于头枕16的电子部件示意图。阵列34中的电容传感器36与控制器22连接。地线也可与控制器22连接。控制器22可以是集成电路或其他微控制器。使用动力驱动电路48，控制器可22与多种用于头枕16的发动机或致动器18连接。每个致动器18控制头枕16的一种运动，即沿轴24平移、沿轴26平移或围绕轴28旋转。可替代地，控制器22可命令两个或更多个致动器18一齐运行以提供一种运动，例如头枕16的旋转。通过附加的驱动电路和致动器例如可移动的舒适翼(comfort wing)、头枕监测器、防撞击保护等可提供选择性特征。
虽然以上描述了示例性实施方式，不是指这些实施方式描述了本发明的所有可能的形式。而是，说明书中使用的词语是说明性而不是限制性的词语，且应理解可做出多种改变而不偏离本发明的精神和范围。另外，可组合多种实施方式的特征以形成本发明的进一步的实施方式。

Claims (20)

1.一种交通工具座椅组件，包括：
支撑结构；
头枕，其由所述支撑结构支撑且在第一位置和第二位置之间相对于所述支撑结构可移动；
致动器，其与所述头枕连接以移动所述头枕；
控制器，其与所述致动器通讯以控制所述致动器；和
传感器阵列，其与所述控制器通讯，所述传感器阵列具有第一区域和第二区域，其中所述传感器阵列被配置为感应顺序激活的所述第一区域和所述第二区域的输入，所述传感器阵列将所述输入传递给所述控制器，且所述控制器促使所述致动器移动所述头枕。
2.根据权利要求1所述的交通工具座椅组件，其中所述传感器阵列还包括位于所述第一区域的电容传感器和位于所述第二区域的电容传感器。
3.根据权利要求1所述的交通工具座椅组件，其中所述头枕的所述第一位置和所述第二位置沿所述交通工具座椅组件的纵轴隔开。
4.根据权利要求1所述的交通工具座椅组件，其中所述头枕的所述第一位置和所述第二位置沿所述交通工具座椅组件的前/后轴隔开。
5.根据权利要求1所述的交通工具座椅组件，其中所述第一位置和所述第二位置绕所述交通工具座椅组件的横轴旋转地隔开。
6.根据权利要求1所述的交通工具座椅组件，还包括由所述头枕支撑的护罩，所述护罩覆盖所述传感器阵列。
7.根据权利要求6所述的交通工具座椅组件，其中所述护罩包括标记以指示所述传感器阵列的位置。
8.根据权利要求1所述的交通工具座椅组件，还包括由所述头枕支撑的护罩，其中所述传感器阵列整合到所述护罩中。
9.根据权利要求1所述的交通工具座椅组件，其中所述第一区域和所述第二区域在预定的时间限制内激活。
10.根据权利要求1所述的交通工具座椅组件，其中来自所述传感器阵列的输入促使所述致动器将所述头枕移动所述第一位置和所述第二位置之间的距离的至少一部分。
11.根据权利要求1所述的交通工具座椅组件，其中来自所述传感器的输入促使所述致动器将所述头枕从所述第一位置移动到所述第二位置。
12.一种交通工具座椅组件，包括：
支撑结构；
头枕，其由所述支撑结构支撑且相对于所述支撑结构可移动以便能沿第一轴平移、沿第二轴平移和围绕第三轴旋转；
致动器，其与所述头枕连接以移动所述头枕；
传感器阵列，其由所述交通工具座椅组件支撑；
控制器，其与所述致动器通讯且与所述传感器阵列通讯，其中所述控制器被配置为感应来自所述传感器阵列的输入，并控制所述致动器移动所述头枕以使所述头枕的移动与所述传感器阵列所接收的输入相对应。
13.根据权利要求12所述的交通工具座椅组件，其中所述传感器阵列包括多个电容传感器。
14.根据权利要求13所述的交通工具座椅组件，其中所述输入激活至少两个相邻的传感器。
15.根据权利要求14所述的交通工具座椅组件，其中所述相邻的传感器在预定的时间限制内激活。
16.根据权利要求12所述的交通工具座椅组件，其中所述第一轴、所述第二轴和所述第三轴彼此不平行。
17.根据权利要求12所述的交通工具座椅组件，其中所述第一轴、所述第二轴和所述第三轴彼此垂直。
18.一种用于交通工具座椅组件的头枕，包括：
头枕主体，其适于由交通工具座椅靠背支撑，所述头枕主体沿轴在第一位置和第二位置之间可移动；
致动器，其与所述头枕主体连接，所述致动器被配置为使所述头枕主体沿所述轴移动；
传感器阵列，其具有由所述头枕主体支撑的多个传感器；和
控制器，其与所述致动器通讯且与所述传感器阵列通讯，其中所述控制器被配置为当在与所述轴对应的方向上激活所述传感器阵列上的至少两个相邻的传感器时，所述控制器接收来自所述传感器阵列的输入，所述控制器被配置为控制所述致动器沿所述轴移动所述头枕。
19.根据权利要求18所述的头枕，其中当输入的激活的相邻传感器的数量增加时，所述头枕沿所述轴移动更长的距离。
20.根据权利要求18所述的头枕，其中当所述多个传感器中的一个的激活时间增加时，所述头枕沿所述轴移动更长的距离。
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PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
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WD01 Invention patent application deemed withdrawn after publication

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