CN110843625A - 带有自动展开的四向电力致动头枕 - Google Patents

带有自动展开的四向电力致动头枕 Download PDF

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Abstract

一种多向动力致动头枕组件，包括可安装到车辆座椅的头枕。头枕组件还包括前后动力致动机构，其包括调节头枕的前后位置的前后电动机，前后电动机编程为在头枕的手动调节过程中以第一前后速度调节前后位置，并在碰撞检测系统检测到即将发生的碰撞时以第二前后速度调节前后位置，第二前后速度大于第一前后速度。

Description

带有自动展开的四向电力致动头枕
相关申请的引用
本申请要求2018年8月20日提交的美国临时专利申请序列号62/719,855的优先权，其公开内容整体通过引用的方式结合于此。
技术领域
本文公开的主题涉及车辆头枕，更具体地，涉及一种可在多个方向上平移的车辆头枕。
背景技术
许多车辆，例如汽车，包括位于乘客座椅顶部和位于靠近乘客头部位置的头枕(也可叫做头垫)。头枕通常是起缓冲作用的以便得到舒适性，高度是可调节的，并且大多数都是用与座椅的其余部分相同的材料制成的。头枕的设计和组装需要考虑组装结构完整性。确保预期结构完整性涉及到若干挑战。
移动头枕以将其重新定位到预期位置通常需要手动操纵头枕。减少繁琐的调整能力是期望的。另外，在车辆过度加速或减速事件期间，头枕的调节位置可能影响头枕的安全有效性。
发明内容
根据本发明的一个方面，多向动力致动头枕组件包括可安装到车辆座椅的头枕。头枕组件还包括前后动力致动机构，其包括调节头枕的前后位置的前后电动机，前后电动机编程为在头枕的手动调节过程中以第一前后速度调节前后位置，并在碰撞检测系统检测到即将发生的碰撞时以第二前后速度调节前后位置，第二前后速度大于第一前后速度。
根据本发明的另一方面，多向动力致动头枕组件包括底座部分，其包括可安装到车辆座椅的一对支柱件。头枕组件还包括设置在罩内的电枢组件。头枕组件进一步包括单个整体支撑结构，其以固定方式耦接到电枢，并在整体支撑结构的竖直引导部分处操作地耦接到底座部分，每个竖直引导部分以滑动关系包围这对支柱件中的一个。头枕组件再进一步包括第一螺母，其可沿着第一丝杠移动以使整体支撑结构竖直地平移，从而调节电枢组件的竖直位置。头枕组件还包括第二螺母，其可沿着第二丝杠移动以使整体支撑结构在前后方向上平移，从而调节电枢组件的前后位置。头枕组件进一步包括第一电动机，其用于在头枕的手动调节过程中以第一竖直速度驱动第一丝杠，并在碰撞检测系统检测到即将发生的碰撞时以第二竖直速度驱动第一丝杠，第二竖直速度大于第一竖直速度。头枕组件再进一步包括第二电动机，其用于在头枕的手动调节过程中以第一前后速度驱动第二丝杠，并在碰撞检测系统检测到即将发生的碰撞时以第二前后速度驱动第二丝杠，第二前后速度大于第一前后速度。
从以下结合附图的描述中，这些优点和特征及其他优点和特征将变得更显而易见。
附图说明
在说明书结束时，在权利要求书中特别指出并明确要求保护被视为本发明的主题。从以下结合附图进行的详细描述中，本发明的上述特征和优点及其他特征和优点是显而易见的，其中：
图1是头枕的前透视图；
图2是移除了罩的一部分的头枕的侧正视图；
图3是竖直动力致动机构的前透视图；
图4是竖直动力致动机构的后透视图；
图5是处于第一竖直位置的头枕的框架板的后透视图；
图6是处于第二竖直位置的框架板的后透视图；
图7是前后动力致动机构的后透视图；
图8是前后动力致动机构的前透视图；
图9是处于第一前后位置的框架板的前透视图；
图10是处于第二前后位置的框架板的前透视图；
图11是根据本发明的一个方面的动力致动机构的前透视图；
图12是图11的动力致动机构的后透视图；
图13是恰好在自动展开到第二位置之前处于第一位置的头枕的侧正视图；并且
图14是头枕的侧正视图，示出了头枕的第一位置和第二展开位置。
详细描述参考附图通过实例说明了本发明的实施例，及其优点和特征。
具体实施方式
参考图1，示意性地描绘了头枕组件10。头枕组件10包括底座部分14，其可安装到车辆座椅110(图14)，更具体地，可安装到车辆座椅的椅背的上部。在所示实施例中，底座部分14包括两个支柱件18，其安装到或可安装到车辆座椅的椅背的顶部，如本领域技术人员所理解的。每个支柱件18延伸到在椅背顶部中形成的相应的孔中，以使头枕组件10附接到车辆座椅。
头枕组件10进一步包括相对于底座部分14安装的头枕30。头枕30包括框架板34(图2和图5至图7)，其是对头枕30提供刚性结构并部分地包围许多部件的框架组件(或壳体)的一部分，如将在下面详细地描述的。头枕30还包括靠垫和头枕罩36，靠垫和头枕罩相对于框架组件安装以随着其移动。头枕靠垫由软泡沫材料或类似材料构成，以在车辆座椅的人类乘客的头部和框架板34之间提供缓冲。头枕罩覆盖靠垫和壳体的至少一部分以增强头枕的美观性。示例性罩材料包括布、乙烯基塑料、皮革等。
如将从本文描述中认识到的，头枕30可在由方向指示器42代表的平面(即，前后方向)内和由方向指示器44代表的平面(即，上下方向)内根据用户需要选择性地平移，该平移由电力驱动。
参考图2，头枕30示出为移除罩36以显示容纳于其中的部件。特别地，示出了动力致动组件50。动力致动组件50包括竖直动力致动机构52和前后动力致动机构54。机构52、54以电动方式独立地使头枕30在相应方向上平移。特别地，机构52、54操作地耦接到框架板34，以将头枕30竖直地和前后地驱动到预期位置。
现在参考图3和图4，更详细地示出了竖直动力致动机构52。竖直动力致动机构52包括第一竖直引导件56和第二竖直引导件58。竖直引导件56、58彼此基本上平行地延伸，并包围底座部分14的向上延伸的支柱18的一部分。引导件56、58沿着支柱18竖直地滑动。在一些实施例中，竖直引导件56、58由塑料形成，但是考虑替代类似材料。均由刚性材料(例如钢等)形成的上部横撑(cross brace)60、中间横撑61和下部横撑62，垂直于竖直引导件56、58延伸并在支柱18之间延伸。上部横撑60和中间横撑61各自包括靠近其相应端部区域的孔口，以紧紧地包围竖直引导件56、58并以任何合适的耦接技术固定到引导件56、58。通过将上部横撑60和中间横撑61固定到引导件56、58，由于引导件56、58和支柱18之间的相对运动，上部横撑60和中间横撑61相对于竖直支柱18处于滑动关系。下部横撑62包括一对靠近其端部区域的孔口，以紧紧地包围支柱并固定到其。因此，下部横撑62相对于支柱18保持固定。
第一电动致动器64操作地耦接到下部横撑62。第一电动致动器64具有输出部，该输出部耦接到从其竖直延伸的第一丝杠68。第一螺母70与第一丝杠68接合，并耦接或接合到上部横撑60和中间横撑61。在一些实施例中，第一螺母70焊接到横撑60、61。第一电动致动器64驱动第一丝杠68的旋转以使第一螺母70沿着其平移，从而导致上部横撑60和中间横撑61的竖直平移。
图5和图6示出了处于两个不同竖直位置的竖直动力致动机构52。如图所示，竖直动力致动机构52可在向下位置(图6)和向上位置(图5)之间运动。上部横撑60、中间横撑61、引导件56、58和第一螺母70沿着第一丝杠68的运动由于操作耦接到框架板34而导致框架板34的竖直运动。框架板34的运动驱动头枕30的竖直重新定位。
现在参考图5至图8，示出了前后动力致动机构54，为了清楚起见，图7和图8在没有竖直动力致动机构的情况下示出了机构54。前后动力致动机构54包括前部横撑80和后部横撑82，每个都由刚性材料(例如钢等)形成，垂直于竖直引导件56、58延伸并在支柱18之间延伸。前部横撑80和后部横撑82各自包括靠近其相应端部区域的孔口，以包围第一前后支柱84和第二前后支柱86。以滑动关系包围前后支柱84、86的是第一前后引导件90和第二前后引导件92。前后引导件90、92彼此基本上平行地延伸，并沿着前后支柱84、86在前后方向上滑动。在一些实施例中，前后引导件90、92由塑料形成，但是考虑替代类似材料。
前部横撑80和后部横撑82以任何合适的耦接技术固定到前后引导件90、92。通过将前部横撑80和后部横撑82固定到引导件90、92，由于引导件90、92和支柱84、86之间的相对运动，前部横撑80和后部横撑82相对于前后支柱84、86处于滑动关系。
竖直动力致动机构52和前后动力致动机构54以所示方式彼此耦接。特别地，前部横撑80机械地耦接到上部横撑60和中间横撑61。类似地，后部横撑82机械地耦接到上部横撑60和中间横撑61。
第二电动致动器94操作地耦接到后部横撑82。第二电动致动器94具有耦接到第二丝杠96的输出部，第二丝杠96在与支柱84、86和引导件90、92基本上平行的方向上从其向前延伸。第二丝杠96延伸通过框架板34的开口，并包括接合到第二丝杠96的第二螺母98。第二螺母98通过螺栓、螺钉等机械地紧固到框架板34的后表面。框架板34还通过螺栓、螺钉等机械地紧固到前后支柱84、86，如图所示。
第二电动致动器94驱动第二丝杠96的旋转，以使第二螺母98沿着其平移，从而由于框架板34机械耦接到支柱84、86和第二螺母98，导致框架板34和前后支柱84、86的前后平移。
图9和图10示出了由于前后动力致动机构54的致动而处于两个不同前后位置的框架板34。如图所示，前后动力致动机构54可在向后位置(图9)和向前位置(图10)之间运动。第二螺母98沿着第二丝杠96的运动由于操作耦接到框架板34而导致框架板34的前后运动。框架板34的运动驱动头枕30的前后重新定位。
图11和图12示出了动力致动组件的另一实施例，其用数字150作为参考。动力致动组件150包括整体支撑结构152，其可在竖直方向上平移。整体支撑结构152包括与整体支撑结构152整体形成的竖直引导部分156、158，竖直引导部分158直接在底座部分14的向上延伸的支柱18上滑动。引导部分156、158在第一电动致动器64的操作过程中沿着支柱18竖直地滑动，第一电动致动器64驱动第一丝杠68的旋转以使第一螺母70沿着第一丝杠68平移，从而导致整体支撑结构152的竖直平移。
为了便于头枕的前后平移，整体支撑结构152包括前后引导件190、192，其耦接到电枢172的第一段170。电枢172还包括第二段174，带有耦接到第二段174的前板176。第二电动致动器94的操作驱动第二丝杠96的旋转以使第二螺母98沿着第二丝杠96平移，从而导致耦接到前后引导件190、192的电枢172的前后平移。
在一些实施例中，第一电动致动器64和第二电动致动器94是直流可编程电机，例如带有计数器的步进电机等，计数器在用户命令时使头枕精确地定位到预设位置。例如，基于动力致动机构52、54、150提供的电动致动，车辆中的用户可使用一个或多个预设头枕位置。另外，由于机构52、54、150的整体组装，实现电动致动器64、94和平移输出部之间的1对1致动关系。
有利地，需要最小努力来以电动方式使头枕30在两个方向42、44上平移。虽然通过动力致动机构电动地完成在竖直方向和前后方向上的调节，但是头枕30在正常操作条件过程中的调节叫做头枕30的“手动调节”。
现在参考图13和图14，示出了与头枕30的自动位置调节相关联的特征。如以上详细描述的，机构52、54、150以电动方式独立地使头枕30在相应方向42、44上平移。对头枕30的调节提供动力的可编程电动致动器64、94，是与碰撞检测系统100操作通信的可编程电机，直接地操作通信或经由系统控制器间接地操作通信。在一些实施例中，碰撞检测系统100可以是后部碰撞检测系统，但是应认识到，可使用前部和/或侧部检测系统作为后部碰撞检测系统的替代方式，或者与后部碰撞检测系统结合使用。碰撞检测系统100配置为经由传感器、雷达、成像装置，或任何其他检测装置检测即将发生的碰撞。
在碰撞检测系统100检测到可能的车辆碰撞时，致动电动致动器64、94以使头枕30从第一位置102自动地展开到第二展开位置104。应认识到，第一位置102可代表头枕30所处的任何开始位置。换句话说，第一位置102并非必须代表全后部位置和/或向下位置，尽管这可能是所考虑的第一位置。
以比调节运动快的快速速度执行自动展开到第二展开位置104，该调节运动是由用户在正常调节过程中执行的，或是在调节到编程驾驶员优选位置过程中执行的。特别地，上述正常操作条件过程中的调节(即，“手动调节”)涉及到以第一速度在方向42和/或44上的运动。然而，响应于检测到的即将发生的碰撞的快速展开以超过第一速度的第二速度发生。此快速展开使头枕30在一定的时间段内移动到第二展开位置104，该时间段允许头枕30在碰撞事件之前，或与碰撞事件同时，定位在第二展开位置104，或者尽可能靠近第二展开位置104。可通过可编程电动机64、94来实现这两个不同速度下的运动。电动机64、94编程为响应头枕30以由输入命令决定的速度进行的致动。具体地，与上述正常操作条件相关联的输入命令响应于以第一速度进行的运动，而与检测到的碰撞相关联的输入命令响应于以更快的第二速度进行的运动。
在一些实施例中，相对于头枕30的前后位置和竖直位置的范围，第二展开位置104是方向44上的完全向上的位置和方向42上的完全向前的位置。具体地，头枕30经历“射击”运动到最向上的位置和最向前的位置。如可认识到的，被认为是第二展开位置104最希望的精确位置可根据特定应用而变化。头枕30的快速重新定位保护乘客免受可能由于后方碰撞而出现的鞭打损伤，并可能更好地支持乘客头部在正面碰撞之后立即出现的反弹动作。
如果响应于碰撞检测系统100检测到的感知威胁没有出现实际碰撞，则头枕30可简单地以第一速度调节回到驾驶员优选位置，不需要像更复杂的头枕展开系统所需要的，手动重置头枕的内部部件或机构。
虽然已经仅结合有限数量的实施例详细描述了本发明，但是应容易认识到，本发明不限于这些公开的实施例。相反，本发明可修改以包含任何数量的变型、改变、替换，或之前未描述但与本发明的精神和范围相称的等效布置。另外，虽然已经描述了本发明的各种实施例，但是应理解，本发明的方面可能仅包括部分所述实施例。因此，本发明不应被视为受到上述说明书的限制，而是仅由所附权利要求书的范围限制。

Claims (15)

1.一种多向动力致动头枕组件，包括：
头枕，能安装到车辆座椅；以及
前后动力致动机构，包括调节所述头枕的前后位置的前后电动机，所述前后电动机编程为在所述头枕的手动调节过程中以第一前后速度调节所述前后位置，并在通过碰撞检测系统检测到即将发生的碰撞时以第二前后速度调节所述前后位置，所述第二前后速度大于所述第一前后速度。
2.根据权利要求1所述的组件，进一步包括竖直动力致动机构，所述竖直动力致动机构包括调节所述头枕的竖直位置的竖直电动机，所述竖直电动机编程为在所述头枕的手动调节过程中以第一竖直速度调节所述竖直位置，并在通过所述碰撞检测系统检测到即将发生的碰撞时以第二竖直速度调节所述竖直位置，所述第二竖直速度大于所述第一竖直速度。
3.根据权利要求1所述的组件，其中，所述前后动力致动机构在检测到即将发生的碰撞时，使所述头枕以所述第二前后速度在向前方向上运动。
4.根据权利要求3所述的组件，其中，所述头枕能在一前后位置范围上运动，所述头枕在检测到即将发生的碰撞时移动到所述前后位置范围的最前面的位置。
5.根据权利要求2所述的组件，其中，所述竖直动力致动机构在检测到即将发生的碰撞时，使所述头枕以所述第二竖直速度在向上方向上运动。
6.根据权利要求5所述的组件，其中，所述头枕能在一竖直位置范围上运动，所述头枕在检测到即将发生的碰撞时移动到所述竖直位置范围的最上面的位置。
7.根据权利要求1所述的组件，其中，所述碰撞检测系统是后部碰撞检测系统。
8.根据权利要求1所述的组件，其中，所述碰撞检测系统是前部碰撞检测系统。
9.根据权利要求2所述的组件，其中，所述前后电动机和所述竖直电动机中的至少一个是步进电机。
10.根据权利要求1所述的组件，进一步包括：
底座部分，能安装到车辆座椅；
框架板，设置在罩内，所述竖直动力致动机构操作地耦接到所述底座部分，所述竖直动力致动机构包括第一螺母，所述第一螺母能沿着第一丝杠移动以调节所述框架板的竖直位置，所述前后动力致动机构操作地耦接到所述竖直动力致动机构，所述前后动力致动机构包括第二螺母，所述第二螺母能沿着第二丝杠移动以调节所述框架板的前后位置。
11.根据权利要求10所述的组件，其中，所述底座部分包括一对支柱件，所述竖直动力致动机构通过一对竖直引导件操作地耦接到所述底座部分，每个竖直引导件以滑动关系包围所述一对支柱件中的一个支柱件。
12.根据权利要求11所述的组件，其中，所述竖直动力致动机构包括下部横撑、中间横撑和上部横撑。
13.根据权利要求12所述的组件，其中，所述中间横撑和所述上部横撑操作地耦接到所述框架板，其中，所述中间横撑和所述上部横撑的竖直运动驱动所述框架板的竖直运动。
14.根据权利要求12所述的组件，其中，所述下部横撑以固定方式操作地耦接到所述一对支柱件，所述中间横撑和所述上部横撑操作地耦接到所述一对竖直引导件。
15.一种多向动力致动头枕组件，包括：
底座部分，包括能安装到车辆座椅的一对支柱件；
电枢组件，设置在罩内；
单个整体支撑结构，以固定方式耦接到所述电枢，并在所述整体支撑结构的竖直引导部分处操作地耦接到所述底座部分，每个竖直引导部分以滑动关系包围所述一对支柱件中的一个支柱件；
第一螺母，能沿着第一丝杠移动以使所述整体支撑结构竖直地平移，从而调节所述电枢组件的竖直位置；
第二螺母，能沿着第二丝杠移动以使所述整体支撑结构在前后方向上平移，从而调节所述电枢组件的前后位置；
第一电动机，用于在所述头枕的手动调节过程中以第二竖直速度驱动所述第一丝杠，并在通过碰撞检测系统检测到即将发生的碰撞时以第二竖直速度驱动所述第一丝杠，所述第二竖直速度大于所述第一竖直速度；以及
第二电动机，用于在所述头枕的手动调节过程中以第一前后速度驱动所述第二丝杠，并在通过所述碰撞检测系统检测到即将发生的碰撞时以第二前后速度驱动所述第二丝杠，所述第二前后速度大于所述第一前后速度。
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