CN111655537B - 用于车辆座椅的具有扬声器的头枕 - Google Patents

Abstract

一种适于固定在车辆座椅上的头枕(100)，包括：上支撑部(S)；加固框架(5)，其连接到上支撑部(S)，用于将上支撑部(S)固定到车辆座椅上；以及麦克风(M)阵列，其包括设置在头枕(100)内的底座内的麦克风(M)以使麦克风(M)可以用于捕获来自坐在连接头枕(100)的座椅上的用户的声音，以及环境麦克风从而其捕获在头枕(100)周围感知到的环境噪声。

Description

用于车辆座椅的具有扬声器的头枕

技术领域

工业发明的本专利申请涉及一种用于车辆座椅的具有扬声器的头枕。

背景技术

已知用于车辆的音频系统，其包括多个在中频和高频下工作的扩散器，并增加了低音炮，即专门用于低频的扩散器。用于中高频的扩散器通常设置在车辆的车门上或附近，例如仪表板上。相反，笨重的低音炮只能安装在较大的隔间中，例如汽车后备箱或座椅下方。

除了用于听音乐之外，所述系统还可以用于消除或降低环境噪声，例如车轮在道路上的滚动或发动机的噪声。已经证明，消除所述主要由低频组成的噪声的最佳方法是使用低音炮。

鉴于以上内容，该车辆包括降噪系统，该降噪系统包括一个或多个麦克风以便检测环境噪声。

降噪系统包括一个称为数字信号处理器(DSP)的控制元件，该控制元件接收并处理由麦克风检测到的电信号，以便生成信号并将其发送到低音炮，从而使低音炮可以生成消除环境噪声的抵消噪声。

所述降噪系统由于以下事实而具有缺点：由低音炮产生的抵消噪声由于低音炮与用户的耳朵之间的距离而引起延迟到达用户的耳朵。因此，抵消噪声不能有效地消除车辆隔间中的环境噪声。这样的延迟大大降低了数字信号处理器在正确的时刻产生正确的抵消噪声的能力。

已知的音频系统，除了门中的扩散器和车辆后备箱中的低音炮之外，还包括车辆头枕中的扬声器。这样的音频系统会产生具有环绕效果的噪声。

由于减少了可放置它们的空间，头枕中的扬声器是用于中高频的扬声器，用于扩散具有环绕效果的音乐。实际上，传统的低音炮由于体积大而无法放置在头枕中。

EP3072733公开了一种设置在头枕中的声学装置。

发明内容

本发明的目的是通过设计一种用于车辆的头枕来克服现有技术的缺点，该头枕包含适合重现低频并且可用于音乐应用和噪声消除应用的低音炮类型的扬声器。

另一个目的是公开一种用于车辆的头枕，该头枕在发生事故的情况下对用户而言是舒适、可靠和安全的。

根据本发明，通过所附独立权利要求1的特征实现这些目的。

有利的实施方式从从属权利要求中得出。

本发明的头枕适合于固定在车辆座椅上。所述头枕包括前半体，用户的头部靠在该前半体上。前半体有一个凹面。

本发明的头枕包括连接到前半体的后半体。后半体包括朝向前半体凹面的凹面，使得两个半体形成腔室。后半体包括后壁，该后壁具有通壁，该通壁设有限定环形底座的边缘。

本发明的头枕包括加固框架，该加固框架连接至两个半体中的至少一个并且旨在固定至车辆座椅。

本发明的头枕包括低音炮类型的扬声器，从而在低频下工作。扬声器具有至少一个膜片。扬声器设置在后半体的底座中，从而限定由前半体、后半体以及扬声器膜片所限定的前腔室。

根据本发明的头枕包括盖，该盖设置在后半体的后方，从而至少部分地覆盖所述扬声器并形成由盖、由后半体的后壁以及由扬声器膜片所限定的后腔室。

前室和后室作为扬声器的音箱，从而使扬声器可以在低频下用作低音炮。

附图说明

通过下面的详细描述，本发明的附加特征将变得更加清楚，该详细描述仅是说明性的，而不是限制性的实施方式，其在附图中示出，其中：

图1是根据本发明的头枕的轴测图。

图2是从后方观看的图1的头枕的轴测图。

图3是沿图1的平面III-III截取的图1的头枕的截面图。

图4是具有标准扬声器的图1的头枕的分解轴测图。

图5是具有超扁平扬声器的图1的头枕的分解轴测图。

图6是图5的超扁平扬声器的分解轴测图。

图7至图12是示意侧视图，示出了根据本发明的头枕的不同构造，以获得不同的声学负载。

图13是根据本发明的包括麦克风的头枕的轴测图。

具体实施方式

参照图1至图4，公开了根据本发明的头枕，其通常用附图标记100表示。

头枕100适合于固定在车辆座椅上。头枕100包括用于放置用户头部的前半体1和通过连接装置C连接到前半体1的后半体2。有利地，连接装置C包括螺钉和固定块。

两个半体1、2是凹形的。前半体1的凹面朝向后半体2的凹面，从而形成腔室。

加固框架5部分地布置在两个半体之间的腔室中。加固框架5具有“U弯曲形”管状形状。加固框架5包括从两个半体在下方突出的两个直线部50，以及布置在两个半体之间的腔室中的连接部51。加固框架的直线部50适于插入到车辆座椅的孔内，从而将头枕100固定到座椅。或者，加固框架5可包括至少一个在下部位置连接到半体或两个半体的杆。

参考图4，后半体2包括后壁25，其中通孔26由边缘形成并限定，该边缘限定了适于容纳和支撑扬声器3的环形底座20。适当地确定通孔26的尺寸，使得扬声器3完全覆盖所述通孔26。

头枕100包括设置在后半体2后面的盖4。盖4固定到后半体的后壁25从而至少部分地覆盖扬声器。可选地，盖4也可以连接到扬声器3以支撑扬声器。盖4具有盘状形状。

盖4包括：

-具有向外凹陷的凹形中央部分46；

-平坦的外围部分42，和

-从外围部分42的前部突出的圆柱形侧壁43。

柄47从盖的外围部分向后半体2突出。所述柄47设置有通孔，以便接收螺钉装置V，从而将盖4固定到后半体2。

侧壁43包括适合于抵靠后半体2的后壁的边缘44。

后半体2包括螺纹孔23，以接收穿过盖的柄47的螺钉装置V。

扬声器3为低音炮类型，并在低频下工作，即在20Hz至300Hz的频率下工作，最好低于50Hz。扬声器3的声学体积(acoustic volume)小于6升，移动质量(mobile mass)高于20克。

扬声器3可以是标准类型的低音炮，包括：

-篮30，其具有截头圆锥形，以限定底座；

-磁性元件32，其固定在篮30上并适于产生磁场，

-活动线圈，其布置在篮30的底座中并居中于磁性元件的气隙中；

-膜片31(如图3和7所示)，其连接到篮30和活动线圈，以及

-至少一个定心装置，其固定在活动线圈和篮上。

篮30具有外围边缘35，穿孔的固定部36从外围边缘35突出，接触盖4的柄47并被螺钉装置V穿过。鉴于以上所述，这些柄47用作扬声器的固定元件和间隔器，以隔开扬声器的盖，从而将篮的外围边缘35保持在与盖4有一定距离的位置。篮30被插入后半体的环形底座20中。

磁性元件32固定在篮的中央边缘37上。因此，磁性元件32和篮30的一部分布置在两个半体之间的腔室中。

安装扬声器3和盖4后，将得到下述结构：

-前腔室A，其在两个半体与扬声器的膜片31之间形成，

-后腔室P，其由盖4、扬声器的膜片31和后半体2的后壁25形成。

后半体的后壁25和膜片31充当前腔室A与后腔室P之间的分隔物。

因此，前腔室A和后腔室P作为扬声器3的音箱，并允许扬声器3在低频下用作低音炮，而无需繁琐的扬声器。这样的扬声器可以被配置为具有低频的不同类型的声学负载。

图4和图7示出了第一种声学负载，称为“四阶带通式(fourth order bandpass)”，其中，盖4包括扩音管41，该扩音管41从盖4的下方突出。扩音管41弯曲成在后半体2的下方通过，相对应于前半体1而结束。扩音管41与后腔室P相连通，从而扬声器3发出的声音被传送到扩音管41中并在用户的耳朵附近扩散。在这种情况下，前腔室A与后腔室P是隔绝的。

图8示出了第二种声学负载，称为“介入式(interport)”，与第一种声学负载不同，因为后半体2包括孔22，从而前腔室A与后腔室P相连通。

图9示出了第三种声学负载，称为“双重反射(dual reflex)”，与第一种声负载不同，因为前半体1包括孔12，使得前腔室A与外界相连通。

图10示出了第四种声学负载，与第一种声学负载不同，因为前半体1和后半体2包括孔12、22，从而前腔室A与外界相连通，后腔室P与前腔室A相连通。

图11示出了第五种声学负载，称为“封闭箱(closed box)”，其中盖4包括开口45，该开口45适合于使声音从后腔室P朝向头枕100的后部传播。在这种情况下，前腔室A与后腔室P是隔绝的。

图12示出了第六种声学负载，称为“低音反射(bass reflex)”，它不同于第五种声学负载，因为后半体2包括孔22，从而使前腔室A与后腔室P相连通。

参考图5和图6，作为标准类型的扬声器3的替代，头枕100可包括超扁平类型的低音炮103。WO2012/171846中公开了这种类型的扬声器。

所述扬声器103包括：

-壳体130，其具有扁平环形形状并包括环形底座；

-环形磁性元件132，其布置在壳体的环形底座中；

-线圈133，其被壳体130所包围；

-前膜片131a，其固定在壳体130的前侧，以及

-背膜片131b，其固定在壳体130的背侧。

壳体130包括两个半体130a和130b，两个半体130a和130b以包围磁性元件132的方式联接。

扬声器103设置在后半体2的环形底座20中，从而使得前膜片131a朝向前半体1并且后膜片131b朝向盖4。在这种情况下，前腔室A由前半体1、后半体2和前膜片131a所限定。相反，后腔室P由盖4、后半体2的后壁25和扬声器的后膜片131b所限定。

由于所述结构，扬声器103不需要篮，因此其体积小于标准扬声器3。以此方式，可以获得具有低厚度的紧凑的头枕。

而且，具有超扁平扬声器103的头枕比具有标准扬声器3的头枕更容易设计。实际上，超扁平扬声器103的环形壳体130可以以这样的方式设置，使得所述壳体的开口设置在用户通常将其头部搁置的区域中。

必须注意的是，标准扬声器3具有笨重的篮30，其沿轴向设置并设有加强元件。这种类型的篮相对于加固框架5而突出。因此，在发生事故时，这种类型的篮可能很危险。

相反，超扁平扬声器103不具有篮，而是设有密闭的紧凑外壳，在发生事故时是安全的。另外，通过将壳体130配置在加固框架的连接部51的后方，能够保护用户的头部。

此外，由于超扁平扬声器的厚度非常小，因此可以将两个超扁平扬声器以机械相对的方式设置，即以推-推的方式彼此相对放置。鉴于以上所述，可以实时消除由扬声器的移动质量引起的振动，而不必处理信号，从而在环境噪声的产生中引入了延迟。

头枕100中的扬声器可以连接到立体声系统以进行音乐传播，或者可以连接到控制元件(图中未示出)以消除环境噪声。

参考图13，头枕100可选地包括至少一个麦克风M，其布置在头枕100的前部、后部和/或侧面中所设置的头枕100的底座内。特别地，麦克风M可以被布置在两个半体之一中获得的底座内部，或者被布置在盖4上或者在从盖4向下伸出的扩音管41上。

麦克风M可以用于音频应用，例如生成反馈音频信号，其用于均衡的、用于电话通信和/或用于检测用户给出的语音控制。

可以将麦克风M连接到控制元件，以消除环境噪声。麦克风M检测环境噪声并产生电信号，该电信号被传输到控制元件。控制元件配备有数字信号处理器DSP，该数字信号处理器处理由麦克风M传输的电信号并将信号传输到扬声器，以使扬声器发出消除环境噪声的抵消噪声。由于扬声器位于头枕100中，因此由扬声器产生的抵消噪声会无延迟地到达用户的耳朵。麦克风M被布置在用户的耳朵附近的头枕100中，麦克风M捕获的环境噪声与用户的耳朵所感知的完全一样。因此，扬声器可以产生抵消噪声，该抵消噪声有效地消除了用户感知到的环境噪声而没有延迟。

有利地，头枕100包括麦克风M阵列，其适于配置为得到噪声捕获系统。

麦克风M阵列可以根据不同的配置设置在头枕100上。

例如，麦克风阵列可以包括：

-第一组麦克风，其布置在底座内部，该底座设置在前半体和/或后半体的上部位置；

-第二组麦克风，其布置在底座内部，该底座设置在前半体和/或后半体的下部位置；

-第三组麦克风，其布置在底座内部，该底座设置在前半体和/或后半体的第一侧位置；

-第四组麦克风，其布置在底座内部，该底座设置在前半体和/或后半体的第二侧位置。

或者，麦克风阵列包括布置在以下位置的麦克风M：

-布置在底座内部，该底座设置在前半体和/或后半体的外围部分周围的靠前位置；

-布置在底座内部，该底座设置在前半体和/或后半体的侧面位置。

替代地或附加地，麦克风阵列中的一个或多个麦克风M可以布置在盖4上。例如，一个或多个麦克风M可以设置在盖的侧壁43上、扩音管41的侧面和/或扩音管41的嘴中。

由于在头枕上布置了麦克风阵列，因此不仅可以捕获坐在连接头枕100的座椅上的用户感知到的环境噪声，而且还可以捕获在头枕附近感知到的环境噪声100。

此外，所述麦克风M还可以用于捕获来自坐在连接头枕100的座椅上的乘客的声音。

控制元件可以使用这种麦克风的最合适的配置，以执行麦克风的各种功能。特别地，麦克风可以用作“定向”麦克风以捕获来自特定来源的声音，例如来自坐在连接头枕100的座椅上的用户，或者用作环境麦克风以捕获在头枕100周围感觉到的环境噪声。这样的优点是可能的，因为麦克风M设置在用户的嘴和耳朵附近的头枕100中。

除了具有电子通用性外，麦克风阵列还具有机械通用性。实际上，麦克风可以布置在头枕100上的不同位置。由于麦克风阵列的通用位置，头枕100的设计没有美学或机械约束。

可以对本发明的当前实施例进行多种变化和修改，这些变化和修改在本领域技术人员的能力范围内，无论如何都落入由所附权利要求书公开的本发明的范围内。

Claims (13)

1.适于固定在车辆座椅上的头枕(100)，包括：

-前半体(1)，用户的头部靠在该前半体(1)上；所述前半体(1)具有凹面；

-后半体(2)，其连接至该前半体(1)；所述后半体(2)具有凹面，后半体(2)的凹面朝向前半体(1)的凹面，使得该两个半体(1、2)形成腔室；所述后半体(2)包括具有通孔(26)的后壁(25)，该通孔(26)具有限定环形底座(20)的边缘；

-加固框架(5)，其连接至该两个半体(1、2)中的至少一个，并固定至车辆座椅；

-扬声器(3、103)，其为在低频下工作的低音炮类型；所述扬声器(3、103)具有至少一个膜片(31、131a、131b)；所述扬声器(3、103)被布置在该后半体(2)的该环形底座(20)中，从而形成由该前半体(1)、该后半体(2)和该扬声器的该膜片(31、131a)所限定的前腔室(A)；

-盖(4)，其设置在该后半体(2)的后方，从而至少部分地覆盖所述扬声器(3、103)并形成由该盖(4)、该后半体(2)的该后壁(25)和该扬声器的该膜片(31、131b)所限定的后腔室(P)；

所述前腔室(A)和所述后腔室(P)用作该扬声器(3、103)的音箱，以使得该扬声器可以在低频下用作低音炮；

其中，所述盖(4)包括扩音管(41)，所述扩音管(41)从所述盖的下方突出；所述扩音管(41)与该后腔室(P)相连通，从而该扬声器(3、103)发出的声音被传送到该扩音管(41)中。

2.根据权利要求1所述的头枕(100)，其中，所述盖(4)同时连接至该后半体(2)和该扬声器(3、103)，从而支撑该扬声器(3、103)。

3.根据权利要求2所述的头枕(100)，其中，所述盖(4)包括朝着所述后半体(2)突出的柄(47)，其用作该扬声器的固定元件并且用作使该盖与该扬声器分隔开的间隔件。

4.根据权利要求1所述的头枕(100)，其中，所述扩音管(41)弯曲成从所述后半体(2)的下方通过，相对应于所述前半体(1)而结束。

5.根据权利要求1所述的头枕(100)，其中，所述前半体(1)包括孔(12)，使得所述前腔室(A)与外界相连通。

6.根据权利要求1所述的头枕(100)，其中，所述盖(4)包括开口(45)，所述开口(45)适于从所述后腔室(P)朝向所述头枕(100)的背面发出声音。

7.根据权利要求1所述的头枕(100)，其中，所述后半体(2)包括孔(22)，使得所述前腔室(A)与所述后腔室(B)相连通。

8.根据权利要求1所述的头枕(100)，其中，所述扬声器(3、103)以在20Hz与300Hz之间的频率操作；所述扬声器(3、103)具有小于6升的声学体积。

9.根据权利要求1所述的头枕(100)，其中，所述扬声器(3)包括：

-篮(30)，其具有截头圆锥形，以限定底座；

-磁性元件(32)，其固定在该篮(30)上并适于产生磁场，

-活动线圈，其布置在该篮(30)的该底座中并居中于该磁性元件的气隙中，以及

-至少一个定心装置，其固定在该活动线圈和该篮上。

10.根据权利要求1至8中任一项所述的头枕(100)，其中，所述扬声器(103)包括：

-壳体(130)，其具有扁平环形形状并包括环形底座；

-环形磁性元件(132)，其布置在该壳体的该环形底座中，和

-线圈(133)，其被该壳体(130)所包围；

所述至少一个膜片包括：

-前膜片(131a)，其固定在该壳体(130)的前侧，以及

-背膜片(131b)，其固定在该壳体(130)的背侧；

所述前腔室(A)由该前半体(1)、该后半体(2)和该前膜片(131a)所限定；所述后腔室(P)由该盖(4)，该后半体(2)的该后壁(25)和该扬声器的该背膜片(131b)所限定。

11.根据权利要求10所述的头枕(100)，其中，所述扬声器(103)的该壳体(130)设置在所述加固框架(5)的后方。

12.根据权利要求10所述的头枕(100)，包括两个该扬声器(103)，一个该扬声器(103)布置在另一个该扬声器(103)的前面。

13.根据权利要求1至8中任一项所述的头枕(100)，其中，所述头枕(100)包括一个或多个麦克风(M)，所述一个或多个麦克风(M)布置在设置在所述头枕(100)中的底座内。

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