CN109572509A - 一种汽车、头枕及其控制系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种汽车、头枕及其控制系统，其中，该头枕包括本体，所述本体安装于座椅靠背的顶部；还包括调节装置，所述调节装置能够控制所述本体相对所述座椅靠背进行位移和/或转动，以使所述本体能够对人体头颈部进行可靠支撑。本发明所提供头枕，其调节装置可控制本体相对座椅靠背进行位移和/或转动，以多自由度地改变本体相对座椅靠背的位置，对于具有不同身材的人体，该头枕均可对其头颈部进行可靠支撑，从而可更好地发挥对人体头颈部的保护作用；且上述调节过程通过调节装置完成，调节过程简单、方便。

Description

一种汽车、头枕及其控制系统

技术领域

本发明涉及车辆技术领域，尤其涉及一种汽车、头枕及其控制系统。

背景技术

随着社会的发展及科学技术的进步，汽车以其方便、快速、便捷等优点逐渐成为人们生活中常用的出行工具。但是，汽车的普及在给人们带来便利的同时，也引发了大量的事故，给无数人们带来了伤痛，甚至死亡。

挥鞭伤是汽车事故中一种常见的伤害，当汽车发生后碰时，由于惯性，驾驶人员、人体的头颈部被急速甩出，如同挥鞭一般，在这一过程中，由于头颈部的突然过度伸张，极易造成颈部扭伤，严重时，甚至可能造成颈部以下的高位截瘫，给人们带来极大的伤害。

针对上述问题，现有的汽车座椅的顶部通常设有头枕，头枕内部设有弹性材料，以有效缓冲、降低挥鞭伤害，从而对人体的头颈部形成较好的保护。

而实际上，不同人体的身高、体重存在着较大的差异，对于同一座椅，不同人坐下时，其头颈部与头枕之间的距离是不同的；在碰撞过程中，如果座椅头枕不能处于有效、合适的位置，则很难为头颈部提供有效的支撑。

为此，现有技术中的头枕通常具有上下调节高度的功能，以匹配不同身高的人群，其具体调节过程是通过人工手动拉拔或下压插接于座椅靠背的头枕，进而调整头枕的高度。

这种结构的头枕主要存在如下缺点：

其一，调节过程复杂，在调节时，乘客首先需要坐在相应的座位上，去感受当前头枕与自己头部的高度差，然后转身跪立于座位上，才可调整头枕高度，且在拉拔或下压头枕时还需花费较大的力气，这对于力气较小的乘客，是极其困难的操作；如此，使得乘客“难于”或“懒于”对头枕进行调节，不利于安全意识的培养；

其二，头枕调节的自由度不够，由于个人坐姿的差异，当坐下时，不同人头部与头枕的前后间距也是不同的，若头枕与人体头部的前后间距较大，同样难以对头颈部进行有效防护。

因此，如何提供一种头枕，可方便地、多自由度地调节其相对人体头部的位置，以满足不同身材人群的使用要求，仍是本领域的技术人员亟待解决的技术问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种汽车、头枕及其控制系统，其中，该头枕可方便地、多自由度地调节其相对人体头部的位置，以满足不同身材人群的使用要求。

为解决上述技术问题，本发明提供一种头枕，包括本体，所述本体安装于座椅靠背的顶部；还包括调节装置，所述调节装置能够控制所述本体相对所述座椅靠背进行位移和/或转动，以使所述本体能够对人体头颈部进行可靠支撑。

本发明所提供头枕，其调节装置可控制本体相对座椅靠背进行位移和/或转动，以多自由度地改变本体相对座椅靠背的位置。如此，对于具有不同身材的人体，该头枕均可对其头颈部进行可靠支撑，从而可更好地发挥对人体头颈部的保护作用。

重要的是，上述调节过程通过调节装置完成，较之现有技术，可大幅降低调节过程的复杂程度、难度，更有利于培养人们主动调整头枕位置的安全意识。

可选地，所述调节装置包括上下位移机构，所述上下位移机构包括第一驱动部件和若干相匹配第一滑动件和第一导向件，所述第一滑动件固定于所述本体的底部，并向下延伸、插接于所述第一导向件，所述第一导向件安装于所述座椅靠背；所述第一驱动部件与至少一个所述第一滑动件相连，以驱动所述第一滑动件沿所述第一导向件进行上下位移。

可选地，所述第一滑动件为导杆，所述第一导向件为导筒，且所述导筒能够外套于所述导杆。

可选地，与所述第一驱动部件相连的所述导杆，其外套的所述导筒的周壁设有沿轴向延伸的导向孔；还包括传动件，所述传动件具有连接部和传动部，所述连接部穿过所述导向孔与所述导杆相连，所述传动部与所述第一驱动部件相连。

可选地，所述调节装置包括转动机构，所述转动机构包括转轴，所述转轴的两端安装于所述座椅靠背，并能够相对所述座椅靠背转动，所述本体与所述转轴相连；所述转动机构还包括第二驱动部件，所述第二驱动部件能够驱动所述转轴转动，以带动所述本体转动。

可选地，所述调节装置包括前后位移机构，所述前后位移机构包括第三驱动部件和若干相匹配的第二滑动件、第二导向件；所述第二滑动件安装于所述本体，并向后延伸插接于所述第二导向件，所述第二导向件安装于所述座椅靠背；所述第三驱动部件与至少一个所述第二滑动件相连，以驱动所述第二滑动件沿所述第二导向件进行前后位移。

可选地，还包括传感器，所述传感器设于所述本体，以检测人体头部与所述本体之间的实际距离。

本发明还提供一种头枕的控制系统，包括上述的头枕，还包括控制器，所述控制器与设于所述本体的传感器信号连接；所述控制器能够接收所述传感器测得的实际距离，并和预存的人体头部与所述本体之间的安全距离范围进行比对；若所述实际距离不在所述安全距离范围内，所述控制器能够控制所述调节装置调整所述本体的位置，直至所述实际距离符合所述安全距离范围。

由于上述的头枕已具备如上的技术效果，那么，具有该头枕的头枕控制系统亦当具有相类似的技术效果，故在此不做赘述。

可选地，所述安全距离范围包括人体头部与所述本体表面之间的前后距离、人体头顶与所述本体顶部之间的上下距离以及人体后脑轮廓线与所述本体表面轮廓线的平行度。

本发明还提供一种汽车，包括上述的头枕的控制系统。

由于上述的头枕的控制系统已具备如上的技术效果，那么，具有该头枕的控制系统的汽车亦当具有相类似的技术效果，故在此不做赘述。

附图说明

图1为本发明所提供头枕的一种具体实施方式的结构示意图；

图2为图1中上下位移机构的结构示意图；

图3为图1中前后位移机构的结构示意图。

图1-3中的附图标记说明如下：

1本体、2第一驱动部件、21第一支架、22L形丝杆、3第一滑动件、4第一导向件、41导向孔、42支撑板、5转轴、6第二驱动部件、61第二支架、7第三驱动部件、71第三支架、8第二滑动件、9第二导向件、10骨架。

具体实施方式

为了使本领域的技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步的详细说明。

本文中所述“若干”是指数量不确定的多个，通常为两个以上；且当采用“若干”表示某几个部件的数量时，并不表示这些部件的数量相同。

本文中所述“第一”、“第二”等词仅是为了便于描述结构相同或相类似的两个以上的部件或结构，并不表示对顺序的某种特殊限定。

本文中诸如“前”、“后”、“上”、“下”等表示方位或位置关系的描述均是以汽车正常使用状态为参照进行定义。汽车正常使用时，以与地面垂直的方向为垂向，在垂向上，远离地面的方向为“上”，靠近地面的方向为“下”；在平行于地面的水平面内，汽车的运行方向为前后方向，与前后方向相垂直的方向为左右方向；在前后方向上，靠近车头的方向为“前”，靠近车尾的方向为“后”。

请参考图1-3，图1为本发明所提供头枕的一种具体实施方式的结构示意图，图2为图1中上下位移机构的结构示意图，图3为图1中前后位移机构的结构示意图。

如图1所示，本发明提供一种头枕，包括本体1，本体1安装于座椅靠背的顶部，用于对人体的头颈部进行支撑。座椅靠背可以包括骨架10，该本体1即安装于该骨架10。

上述头枕还包括调节装置，以控制本体1相对座椅靠背进行位移和/或转动，进而多自由度地改变本体1相对座椅靠背的位置，如此，对于具有不同身材的人体，该头枕均可对其头颈部进行可靠支撑，从而可更好地发挥对人体头颈部的保护作用。

重要的是，上述调节过程是通过调节装置完成，较之现有技术，可大幅降低调节过程的复杂程度、难度，更有利于培养人们主动调整头枕位置的安全意识。

上述“可靠支撑”是指人体坐在座椅上时，人体头颈部与头枕之间的前后距离、上下高度、人体后脑的轮廓线与头枕表面的轮廓线的夹角等都处于安全距离范围内，以保证汽车发生后碰时，该头枕可对人体的头颈部进行有效防护。

应当知晓，本体1中通常装设有EPP(Expanded polypropylene，即发泡聚丙烯)材料制成的嵌件，这种材料的比重轻，具有较好的抗压、缓冲和抗震性能，使用于本体1中可对人体头颈部所受到的冲击起到有效缓冲、防护作用；但是，如果人体乘坐于座椅时，其头颈部与本体1之间的前后距离过大、其头顶与本体1的顶部高度差过大、其后脑轮廓线与本体1表面明显呈较大的角度，本体1就很难对人体头颈部进行防护。

为此，本发明实施例所提出头枕，其采用调节装置以方便地调整本体1相对座椅靠背进行位移或转动，进而调整本体1与座椅靠背的相对位置，从而可有效解决上述技术问题。

至于前述的人体头颈部与本体1之间的安全距离范围，需结合本体1的实际大小、厚度、表面形状及所使用材料特性而定，本发明实施例并不作具体的限定，在实施时，本领域的技术人员可根据上述参数，并结合具体使用需求，对上述的安全距离范围进行调整。

可以理解，当处于驾驶位时，人体的头颈部相对头枕的位置变化不大，更便于调整、控制头枕与人体头颈部之间的实际距离，以使得该实际距离处于安全距离范围内。

如此，本发明实施例结合驾驶位的使用需求，可给出上述安全距离范围的参考值，具体如下：人体头颈部与本体1前后距离不宜过大，以免影响头枕的防护作用，也不宜过小，以免影响人体处于驾驶位时的舒适感，故而，该前后距离可以为20-30mm，以兼顾舒适性、安全性要求；人体头顶与本体1顶部高度差值可以为0-15mm，以保证头枕可以与人体头部的高度相适配；人体后脑轮廓线与本体1表面轮廓线可以大致平行，以保证对人体头颈部的有效支撑。

需要指出，头枕设计的初衷即是为了保护人体的头颈部，故而，头枕的表面轮廓与人体后脑轮廓基本相匹配，且在安装时，头枕的延伸方向大致与座椅靠背相同；然而，在实际应用中，由于个人坐姿所存在的差异，会导致人体后脑轮廓线、本体1表面轮廓线形成夹角，为保证头枕的作用，需尽可能地使二者大致平行，且由于二者均为曲线，二者大致平行是指后脑轮廓线上任一点与本体1表面轮廓线的水平距离大致相同。

请继续参考图1，并结合图2，本发明实施例所提供头枕，其调节装置可以包括上下位移机构。

该上下位移机构可以包括第一驱动部件2和若干相匹配第一滑动件3和第一导向件4，第一滑动件3可以固定于本体1的底部，并向下延伸，进而可以插接于相应的第一导向件4中，第一导向件4则可以安装于座椅靠背。

上述第一驱动部件2具体可以为电机，其通过第一支架21固定，并与至少一个第一滑动件3相连，以驱动第一滑动件3沿第一导向件4进行上下位移，进而带动本体1进行上下位移，从而调整本体1顶部与人体头顶之间的高度差值。

上述第一滑动件3的数量至少可以为两个，并可以沿左右方向间隔设置，以避免安装完成后本体1在水平面内发生转动；上述第一导向件4可以设有与该第一滑动件3相匹配的导向槽，该第一滑动件3可以插接于导向槽，并能够沿该导向槽滑动。

具体地，一个第一滑动件3可以仅设有一个导向槽，即一个第一滑动件3只能够滑动插接于一个第一导向件4，此时，第一滑动件3与第一导向件4的数量可以相同，并一一对应设置。

或者，也可以设置较少数量的第一导向件4，使得存在至少一个第一滑动件3没有第一导向件4与之相匹配，呈现裸露状态，进而可将呈裸露状态的第一滑动件3与第一驱动部件2相连，以传递驱动力。采用这种结构，可有效避免第一导向件4对电机带动第一滑动件3的上下位移造成干涉。

一个第一导向件4可以设有多个导向槽，各导向槽可以沿左右方向间隔分布，如此，一个第一导向件4即可对应安装多个第一滑动件3。

仍以图2为视角，本发明实施例优选采用一个第一导向件4仅存在一个导向槽、且第一滑动件3与第一导向件4一一对应的方案，以降低第一导向件4的加工难度，同时，还可使用尽可能少的第一滑动件3，以降低使用成本；各第一滑动件3通过支撑板42与座椅靠背相连。

更为具体的，上述第一滑动件3可以为导杆，相应地，第一导向件4可以为相匹配的导筒，导筒的内部可形成截面为圆形的导向槽，在实现导向作用的同时，可保证导杆与导筒在非滑动方向上的连接刚度需求；当然，上述导筒也可以为第一滑动件3，相应地，导杆则为第一导向件4。

上述第一导向件4导向槽的截面也可以为半封闭图形，只要能够满足第一滑动件3可以在第一导向件4内滑动、且不会使得第一滑动件3沿非滑动方向脱离第一导向件4即可。

此时，为避免导筒的周壁对第一驱动部件2带动导杆滑动造成的干涉，可设置数量较多的导杆，进而将呈裸露状态的、没有相应导筒与之匹配的导杆与第一驱动部件2相连，以传递驱动力。

或者，与第一驱动部件2相连的导杆，其外套的导筒的周壁可以设置沿轴向延伸的导向孔41；进而可设置传动件，该传动件可以包括连接部和传动部，连接部可穿过导向孔41与导杆相连，传动部则可与第一驱动部件2相连，以传递驱动力。如此，由于上述导向孔41的设置，第一驱动部件2带动导杆运动时，传动件可在导向孔41内进行上下位移，导筒周壁不会产生干涉。

上述传动件具体可以为L形丝杆22，该L形丝杆22的底杆可以为连接部，其可以穿过导向孔41与导杆相连，而该L形丝杆22的侧杆为传动部，其可以设有螺纹，并与第一驱动部件2相连。

生产安装时，该导向孔41可以自导筒的一端向另一端延伸，此时，可先将上述L形丝杆22与导杆进行外部组装(可采用螺纹连接或焊接等方式)形成组合件，然后再将该组合件插接于导筒中，安装效率可大幅提高；该导向孔41也可以设于导筒的中部，此时，则需先将导杆插接于导筒中，然后再将L形丝杆22插接于导向孔41内，并与导杆相连；请继续参考图2，上述导向孔41可以不延伸至导筒的上端，以避免导杆沿导向孔41自上端滑出导筒。

需要说明，上述导向孔41的宽度不宜过大，以避免导杆沿径向脱离导筒，并影响二者之间的连接刚度；该导向孔41的宽度也不宜过小，以避免其侧壁对L形丝杆22的滑动造成干涉，影响导杆的上下位移。

本发明所提供头枕，其调节装置还可以包括转动机构，以实现本体1相对座椅靠背的转动，从而调整头枕表面轮廓线与人体后脑轮廓线所呈的角度。

如图1所示，上述转动机构可以包括转轴5，转轴5的两端通过滚动轴承等连接于骨架10，本体1可以与转轴5相连；该转动机构还可以包括第二驱动部件6，第二驱动部件6具体可以为电机，其通过第二支架61固定，并能够驱动转轴5相对骨架10转动，进而带动本体1转动。

再如图3所示，上述调节装置还可以包括前后位移机构，前后位移机构可以包括第三驱动部件7和若干相匹配的第二滑动件8、第二导向件9，上述第二滑动件8的一端可以安装于支撑板42，另一端可以向后延伸、并插接于第二导向件9中，第二导向件9可以与转轴5相连；第三驱动部件7也可以为电机，其通过第三支架71固定，并可以与至少一个第二滑动件8相连，以驱动第二滑动件8沿第二导向件9进行前后位移。

上述第二滑动件8、第二导向件9的设置与第一滑动件3、第一导向件4大致相同，可参考前述第一滑动件3、第一导向件4部分的描述，在此不做赘述。

上述第二滑动件8、第二导向件9也可以为导杆、导筒的配合形式，导杆与支撑板42相连，导筒则固定于转轴5，导杆可滑动插接于导筒；且转轴5上安装有导筒的位置可设置与导筒内部相连通的通孔。如此，导杆沿导筒滑动过程中，转轴5即不会形成干涉，使得本体1的前后位移具有更大的自由度。

针对上述各方案，本发明实施例所提供头枕，还可以包括传感器(图中未示出)，传感器可以设于本体1，以实时检测人体头部与本体1之间的实际距离。

上述传感器具体可以为设于本体1顶部左右两侧的两个光学测距传感器，以精确描绘人体头部后侧3D轮廓，并可方便地与头枕表面轮廓进行比对。上述头枕表面轮廓的相关数据可以存储在车身的ECU(Electronic Control Unit，即电子控制单元)中。

另一种实施方式中，本发明还提供一种头枕的控制系统，包括上述各方案中的头枕，还包括控制器，控制器与设于本体1的传感器信号连接。

该控制器能够接收传感器测得的人体头部与本体1之间的实际距离，并和预存的人体头部与本体1之间的安全距离范围进行比对，若实际距离不在安全距离范围内，控制器则能够控制调节装置调整本体1的位置，直至实际距离符合安全距离范围。

上述控制器可以集成于ECU中，即由ECU直接控制本体1进行转动或位移。该控制器可以在车辆启动时，即自行运行，以实时获取传感器测得的人体头部与本体1之间的实际距离，并对本体1相对位置进行自动且实时的调整。

如此，只要乘客或驾驶人员位于相应的座位上，该控制器即可运行，并自动调节头枕的位置，从而避免乘客或驾驶人员“忘记”调整头枕而引发的安全事故；且在车辆运行过程中，随着人们坐姿的变化，该控制器还可以控制本体1同步进行移动，以使得人体头部与本体1之间的实际距离始终处于安全距离范围之内；整个调节过程无需人工参与，调节更为实时，控制更为精准。

上述控制器也可以独立设置，进而可在车体内部设置独立的控制开关，使得驾驶人员或乘客可根据个人习惯调整头枕相对其头部的位置。在车体内部中控台的显示屏上还可以实时显示人体头部的3D轮廓与头枕表面轮廓的匹配情况，进而指导车内人员对头枕位置进行调整。

本发明实施例所提供控制系统还可以设置启动开关，当启动开关闭合时，控制系统运行，控制器能够根据传感器所测得的实际距离，以调整本体1的相对位置；而启动开关断开时，控制系统不运行，传感器、控制器及调节装置之间的信号传输中断，不能够调整本体1的相对位置。

需要说明，上述实际距离、安全距离范围均包括人体头部与本体1表面之间的前后距离、人体头顶与本体1顶部之间的上下距离以及人体后脑轮廓线与本体1表面轮廓线的平行度；这部分内容在前述部分已有描述，在此不做赘述。

另一种具体实施方式中，本发明还提供一种汽车，包含上述的头枕的控制系统。

由于上述的头枕的控制系统已具备如上的技术效果，那么，具有该头枕的控制系统的汽车亦当具备相类似的技术效果，在此也不做赘述。

以上仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种头枕，包括本体(1)，所述本体(1)安装于座椅靠背的顶部，其特征在于，还包括调节装置，所述调节装置能够控制所述本体(1)相对所述座椅靠背进行位移和/或转动，以使所述本体(1)能够对人体头颈部进行可靠支撑。

2.根据权利要求1所述头枕，其特征在于，所述调节装置包括上下位移机构，所述上下位移机构包括第一驱动部件(2)和若干相匹配第一滑动件(3)和第一导向件(4)，所述第一滑动件(3)固定于所述本体(1)的底部，并向下延伸、插接于所述第一导向件(4)，所述第一导向件(4)安装于所述座椅靠背；

所述第一驱动部件(2)与至少一个所述第一滑动件(3)相连，以驱动所述第一滑动件(3)沿所述第一导向件(4)进行上下位移。

3.根据权利要求2所述头枕，其特征在于，所述第一滑动件(3)为导杆，所述第一导向件(4)为导筒，且所述导筒能够外套于所述导杆。

4.根据权利要求2所述头枕，其特征在于，与所述第一驱动部件(2)相连的所述导杆，其外套的所述导筒的周壁设有沿轴向延伸的导向孔(41)；

还包括传动件，所述传动件具有连接部和传动部，所述连接部穿过所述导向孔(41)与所述导杆相连，所述传动部与所述第一驱动部件(2)相连。

5.根据权利要求1-4中任一项所述头枕，其特征在于，所述调节装置包括转动机构，所述转动机构包括转轴(5)，所述转轴(5)的两端安装于所述座椅靠背，并能够相对所述座椅靠背转动，所述本体(1)与所述转轴(5)相连；

所述转动机构还包括第二驱动部件(6)，所述第二驱动部件(6)能够驱动所述转轴(5)转动，以带动所述本体(1)转动。

6.根据权利要求5所述头枕，其特征在于，所述调节装置包括前后位移机构，所述前后位移机构包括第三驱动部件(7)和若干相匹配的第二滑动件(8)、第二导向件(9)；

所述第二滑动件(8)安装于所述本体(1)，并向后延伸插接于所述第二导向件(9)，所述第二导向件(9)安装于所述座椅靠背；

所述第三驱动部件(7)与至少一个所述第二滑动件(8)相连，以驱动所述第二滑动件(8)沿所述第二导向件(9)进行前后位移。

7.根据权利要求5所述头枕，其特征在于，还包括传感器，所述传感器设于所述本体(1)，以检测人体头部与所述本体(1)之间的实际距离。

8.一种头枕的控制系统，其特征在于，包括如权利要求1-7中任一项所述的头枕，还包括控制器，所述控制器与设于所述本体(1)的传感器信号连接；

所述控制器能够接收所述传感器测得的实际距离，并和预存的人体头部与所述本体(1)之间的安全距离范围进行比对；

若所述实际距离不在所述安全距离范围内，所述控制器能够控制所述调节装置调整所述本体(1)的位置，直至所述实际距离符合所述安全距离范围。

9.根据权利要求8所述头枕的控制系统，其特征在于，所述安全距离范围包括人体头部与所述本体(1)表面之间的前后距离、人体头顶与所述本体(1)顶部之间的上下距离以及人体后脑轮廓线与所述本体(1)表面轮廓线的平行度。

10.一种汽车，其特征在于，包括如权利要求8-9中任一项所述头枕的控制系统。