CN215663097U

CN215663097U - 头枕减振装置

Info

Publication number: CN215663097U
Application number: CN202121432880.1U
Authority: CN
Inventors: 井上圭一郎
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2021-06-25
Filing date: 2021-06-25
Publication date: 2022-01-28
Anticipated expiration: 2031-06-25

Abstract

本实用新型提供一种头枕减振装置。该头枕减振装置用于抑制配置在车辆座椅的椅背顶部的头枕的振动，具备配置在头枕内、持续地检测并输出头枕在车长方向的加速度的加速度检测器；配置在头枕内、通过自身振动而减小或抵消头枕的振动的振动发生器；及分别通过电线与加速度检测器和振动发生器连接的振动控制器，该振动控制器基于加速度检测器在规定期间内检测到的多个所述加速度算出头枕在车长方向的持续振动的频率和振幅后，向振动发生器输出能使其产生与所述持续振动频率相同而相位相反的振动的控制电压。基于该结构，能够有效地抑制头枕的持续性低振幅振动。

Description

头枕减振装置

技术领域

本实用新型涉及一种抑制车辆座椅上的头枕振动的头枕减振装置。

背景技术

通常，在车辆座椅的椅背顶部，设置有用于支撑乘坐者头部的头枕。车辆行驶中，车体振动会传递到头枕上，因而，有些驾驶席采用能够抑制头枕振动以保护驾驶者头部的头枕减振结构。

现有技术中，这样的头枕减振结构例如被构成为，用连接支撑构件将头枕连接在椅背顶部，并将头枕以可相对连接支撑构件位移的状态安装在该连接支撑构件上，同时还设置有能够产生抵抗头枕位移的阻尼力的阻尼机构。采用该结构的情况下，在车辆行驶中，当振动传递到头枕上而使头枕相对连接支撑构件振动时，该头枕的振动会被阻尼机构吸收，从而能够抑制头枕的振动。

然而，这样的结构中，只在头枕相对连接支撑构件明显位移的情况下阻尼机构才会产生阻尼力，因而，在头枕的位移幅度较小的情况下，例如，在车辆的发动机处于怠速状态的情况下，仅有振幅较小的振动持续地传递到头枕上，因而，阻尼机构无法及时并准确地产生阻尼力，从而无法有效地抑制头枕的持续性低振幅振动。

实用新型内容

针对上述情况，本实用新型的目的在于，提供一种能够有效地抑制头枕的持续性低振幅振动的头枕减振装置。

作为解决上述技术问题的技术方案，本实用新型提供一种头枕减振装置，该头枕减振装置用于抑制配置在车辆座椅的椅背顶部的头枕的振动，其特征在于：具备配置在所述头枕内、持续地检测并输出所述头枕在车长方向的加速度的加速度检测器；配置在所述头枕内、通过自身振动而减小或抵消所述头枕的振动的振动发生器；及分别通过电线与所述加速度检测器和所述振动发生器连接的振动控制器，该振动控制器基于所述加速度检测器在规定期间内检测到的多个所述加速度算出所述头枕在车长方向的持续振动的频率和振幅后，向所述振动发生器输出能使其产生与所述持续振动频率相同而相位相反的振动的控制电压。

本实用新型的上述头枕减振装置的优点在于，能够有效地抑制头枕的持续性低振幅振动。具体而言，例如在车辆行驶期间或怠速停车期间持续性低振幅的振动传递到头枕上的情况下，加速度检测器能够持续性地检测出头枕在车长方向的加速度，振动控制器根据加速度检测器在规定期间内持续地检测出的多个加速度信号算出头枕的持续振动的频率及振幅，然后向振动发生器输出能使其产生与头枕的持续振动频率相同而相位相反的振动的控制电压。在该控制电压的驱动下，振动发生器产生与头枕的持续振动频率相同而相位相反的振动，所以能够有效地减小或抵消头枕的振动。

另外，本实用新型的上述头枕减振装置中，较佳为，在所述振动控制器与所述振动发生器之间，连接有用于将所述控制电压增幅而使所述振动发生器产生与所述头枕的持续振动频率及振幅相同而相位相反的振动的增幅器。基于该结构，能够更有效地抵消头枕的持续振动。

另外，本实用新型的上述头枕减振装置中，较佳为，所述加速度检测器、所述振动控制器、所述增幅器、及所述振动发生器设置在所述头枕内的固定支架上，所述固定支架安装在支撑所述头枕的头枕支撑构件上。基于该结构，不仅能够容易地将加速度检测器、振动控制器、增幅器、及振动发生器设置在头枕内，而且能够通过固定支架及头枕支撑构件将振动发生器产生的振动高效地传递到头枕上。

另外，本实用新型的上述头枕减振装置中，较佳为，还具备检测车辆的发动机的怠速状态的怠速检测器；及通过电线与所述怠速检测器连接、仅在接收到所述怠速检测器发来的所述发动机处于怠速状态的信号时向所述振动控制器供电的供电部。基于该结构，在仅用于抑制发动机处于怠速状态下传递到头枕上的振动的情况下，能够有效地降低能耗。具体而言，由于供电部仅在接收到怠速检测器发来的发动机处于怠速状态的信号时向振动控制器供电，所以振动控制器仅在发动机处于怠速状态时工作、使振动发生器振动，而在发动机不处于怠速状态时停止工作，从而能够有效地减小电能消耗。

附图说明

图1是表示设置有本实用新型的第一实施方式的头枕减振装置的车辆座椅的示意立体图。

图2是表示从图1中的车辆座椅的背面透视到的头枕及其周围的内部结构的示意立体图。

图3是从图1中的车辆座椅的右侧透视到的头枕及其周围的内部结构的侧视图。

图4是表示图1中的头枕减振装置所进行的处理的流程图。

图5是从设置有本实用新型的第二实施方式的头枕减振装置的车辆座椅背面透视到的头枕及其周围的内部结构的示意立体图。

图6是从图5中的车辆座椅的右侧透视到的头枕及其周围的内部结构的侧视图。

具体实施方式

以下，参照附图对本实用新型的各实施方式的头枕减振装置进行说明。

＜第一实施方式＞

图1是表示设置有本实施方式的头枕减振装置的车辆座椅的示意立体图。如图1所示，车辆座椅1是安装有发动机的车辆的车厢内配置的车辆座椅。车辆座椅1可以是驾驶席、副驾驶席、或者后排坐席中的左侧席或右侧席。该车辆座椅1具备座垫2、椅背3、及设置在椅背3的顶部的头枕4。头枕4是通过用皮革等表皮材料包覆由聚氨酯泡沫等构成的缓冲构件而构成的，被配置为长边方向与车宽方向一致。

图2是表示从车辆座椅1的背面透视到的椅背3的头枕4及其周围的内部结构的示意立体图。图2中，实线表示配置在椅背3的内部的各个部件，两点划线表示椅背3和头枕4。如图2所示，椅背3和头枕4通过头枕支撑构件7相连结。头枕支撑构件7由弯折成倒U字形的空心圆筒构件构成，具有水平部7a、及分别从水平部7a的左端和右端弯折并向下方延伸的垂直部7b和垂直部7c。水平部7a、及垂直部7b和垂直部7c的上部以卡扣在头枕4内部的缓冲构件上形成的卡扣槽(未图示)内的状态固定配置在头枕4的内部。同时，垂直部7b和垂直部7c的下端部分别由紧固件(未图示)以能够使头枕4沿车高方向移动地被切换到多个固定位置的方式安装在椅背3内的上端部。因而，在车高方向和车宽方向上，头枕4被头枕支撑构件7和椅背3稳固地固定。

另外，在头枕4的内部，配置有本实施方式的头枕减振装置(以下简称为减振装置)A。该减振装置A具备将头枕支撑构件7的水平部7a包覆的固定支架10。通过该固定支架10，用于抑制头枕4在车长方向的振动的各种部件被固定配置在头枕4内。

图3是从车辆座椅1的右侧透视到的椅背3及头枕4的内部结构的侧视图。图3中，为了清楚起见，示出了头枕支撑构件7左侧(图2中的左侧)的垂直部7b的截面。如图2和图3所示，固定支架10是截面为半圆弧形的半圆槽形构件，被固定配置为包围着头枕支撑构件7的水平部7a的外周。在固定支架10上形成有与该固定支架10的一个侧边(位于水平部7a上方的侧边)相连并在车宽方向上延伸的、侧视为L字形的部件配置架11。

在部件配置架11上的迎着车长方向立起的立壁部11a上，沿着车宽方向依次固定配置有减振装置A所具备的加速度检测器14、振动抵消电路(振动控制器)15、增幅器16、及偏心马达(振动发生器)17。

加速度检测器14用于持续地检测头枕4在车长方向、车高方向、及车宽方向的加速度。加速度检测器14通过电线20与振动抵消电路15连接，能够将所检测到的头枕4在车长方向、车高方向、及车宽方向的加速度通过电线20输出到振动抵消电路15。

振动抵消电路15基于在规定期间内(例如10秒)从加速度检测器14持续性地接收到的多个所述车长方向的加速度的值，算出头枕4在车长方向的持续振动的频率及振幅，并生成用于使后述的偏心马达17产生与所算出的头枕4的持续振动频率相同而相位相反的振动的控制电压。

振动抵消电路15通过电线21与增幅器16连接，将所生成的控制电压通过电线21输出到增幅器16。

偏心马达(eccentric rotating mass vibration motor，偏心旋转质量振动电机)17具备DC马达(直流马达)18、及重心偏置的扇形重物(振子)19，该振子19连接在DC马达18的转轴18a的端部。当转轴18a旋转时，随之旋转的振子19的离心力使得转轴18a产生振动，从而使偏心马达17整体振动。该振动经由固定支架10的部件配置架11和头枕支撑构件7的水平部7a传递到头枕4上。

偏心马达17通过电线22a和电线22b与增幅器16连接。被增幅器16增幅后的上述控制电压经由电线22a、电线22b输入到偏心马达17后，DC马达18的转轴18a开始旋转，并通过随之转动的振子19产生与头枕4在车长方向的持续振动频率及振幅相同而相位相反的振动。

此外，振动抵消电路15与向该振动抵消电路15供电的供电部24连接。供电部24具备电线25、电源26、及控制电路30。电线25配置在头枕支撑构件7的垂直部7b的内部。电线25的上端穿过水平部7a上形成的孔部7d和固定支架10上形成的孔部10a与振动抵消电路15连接。同时，电线25的下端穿过椅背3与电源26连接。具有CPU等的控制电路30通过电线27与电源26连接。控制电路30经由电线32与怠速检测器31连接。

怠速检测器31用于检测车辆的发动机(未图示)是否处于怠速状态。该怠速检测器31例如由车速传感器构成，当车速传感器输出零车速信号时作为检测出怠速状态而输出怠速测出信号。怠速检测器31发出的怠速测出信号经由电线32输入到控制电路30。控制电路30受该输入信号触发而对电源26进行控制，使电源26通过电线25向振动抵消电路15供电。

下面，参照图4的流程图，对本实施方式的减振装置A所进行的处理进行说明。如图4所示，在步骤S1中，怠速检测器31检测出发动机处于怠速状态。在该怠速状态下，发动机的怠速振动经由车辆座椅1的座垫2、椅背3、及头枕支撑构件7传递到头枕4。在头枕4上，车高方向及车宽方向的振动被头枕支撑构件7充分抑制，因而头枕4处于仅在车长方向上持续振动的状态。

在该怠速状态下，首先在步骤S2中，控制电路30对电源26进行控制，使电源26开始向振动抵消电路15供电。其后，在步骤S3中，加速度检测器14持续检测头枕4在车长方向、车高方向、及车宽方向的加速度，并将其中的车长方向的加速度通过电线20输出到振动抵消电路15。

在步骤S4中，振动抵消电路15基于在规定期间内(例如10秒)接收到的多个加速度(头枕4在车长方向的加速度)的值，算出头枕4在车长方向的持续振动的频率和振幅，从而生成使偏心马达17产生与该持续振动频率相同而相位相反的控制电压，并将该控制电压输出到增幅器16。

在步骤S5中，增幅器16将上述控制电压增幅后输出到偏心马达17。

在步骤S6中，偏心马达17在增幅器16所输出的电压的驱动下开始旋转，并因振子19的离心力而产生车长方向的振动。该振动经由固定支架10的部件配置架11传递到头枕支撑构件7的水平部7a，进一步从水平部7a传递到头枕4。该振动与传递到头枕4上的车长方向的怠速振动(持续振动)频率及振幅相同而相位相反，因而能将该怠速振动抵消。

其后，返回步骤S1，反复进行以上处理，直至怠速状态结束。

由此，本实施方式中，在发动机处于怠速状态的情况下，由于偏心马达17能够产生与传递到头枕4上的车长方向的怠速振动频率及振幅相同而相位相反的振动，所以，该振动传递到头枕4上便能抵消头枕4在车长方向的怠速振动。因而，基于本实施方式的减振装置A，能够有效地抑制发动机处于怠速状态下的头枕4的持续振动。

另外，由于加速度检测器14配置在头枕4内，所以能够直接而准确地检测出头枕4的振动。另外，由于加速度检测器14靠近偏心马达17，所以能够提高对头枕4的怠速振动的响应性。

进一步，由于在发动机成为怠速状态后才开始对振动抵消电路15供电，所以振动抵消电路15、增幅器16、及偏心马达17仅在发动机处于怠速状态时才工作，从而能够降低能耗。

＜第二实施方式＞

下面，对本实用新型的第二实施方式进行说明。图5是从设置有本实施方式的头枕减振装置的车辆座椅背面透视到的头枕及其周围的内部结构的示意立体图。图6是从图5中的车辆座椅的右侧透视到的头枕及其周围的内部结构的侧视图。

如图5所示，本实施方式的减振装置B与上述第一实施方式的减振装置A不同之处仅在于，作为振动发生器40，用音圈马达(Linear Resonant Actuator，线性谐振执行器)取代了偏心马达17。

如图5和图6所示，从椅背3的背面看，音圈马达40为圆柱形，由两个螺栓41固定在一体地形成在固定支架10上的圆板形的安装构件10b上。音圈马达4具备内部配置有未图示的钕铁硼磁铁、及位于该磁铁产生的强磁场中的线圈(振子)的单相马达。如图5和图6所示，线圈的两端分别与来自增幅器16的电线22a、电线22b连接。

与上述第一实施方式一样，在发动机处于怠速状态的情况下，来自振动抵消电路15的控制电压在增幅器16中被增幅后通过电线22a和电线22b施加于线圈，从而使线圈在钕铁硼磁铁的磁场中产生车长方向的振动(往返运动)，该振动与头枕4在车长方向的怠速振动频率及振幅相同而相位相反。

因而，本实施方式中，在发动机处于怠速状态的情况下，由于音圈马达40能够产生与头枕4在车长方向的怠速振动频率及振幅相同而相位相反的振动，所以，该振动传递到头枕4上便能抵消头枕4在车长方向的怠速振动。因而，基于本实施方式的减振装置B，也能有效地抑制发动机处于怠速状态下的头枕4的持续振动。

进一步，本实施方式的减振装置B中，音圈马达40的振子(线圈)仅在车长方向上振动，因而，与进行旋转运动的偏心马达17相比，能够提高对车长方向的怠速振动的变化的响应性。

本实用新型不局限于上述各实施方式中记载的内容，可进行适当的变更。例如，上述第一实施方式和第二实施方式中，加速度检测器14检测出头枕4在车高方向、车宽方向、及车长方向的加速度，但也可以采用仅检测头枕4在车长方向的加速度的检测器。

另外，上述第二实施方式中，作为音圈马达40，采用了将线圈作为振子的可动结构，但也可以采用将磁铁作为振子的可动结构。

另外，作为振动发生器，还可以采用偏心马达17、音圈马达40以外的其它装置。

另外，上述第一实施方式、第二实施方式中，使偏心马达17、音圈马达40产生与车长方向的怠速振动频率及振幅相同而相位相反的振动，但也可以产生频率相同振幅不同但相位相反的振动，即便所产生的振动的振幅小于怠速振动的振幅，也能有效地减小怠速振动。

另外，上述第一实施方式和第二实施方式中，振动抵消电路15所生成的控制电压在增幅器16中被增幅，但也可以取消增幅器16，使振动抵消电路15直接向振动发生器(偏心马达17或音圈马达40)输出控制电压。

另外，上述第一实施方式和第二实施方式中，减振装置A和减振装置B仅在发动机怠速状态下动作，但也可以使减振装置A和减振装置B在车辆行驶中动作，以抑制车辆行驶中传递到头枕4上的持续性低振幅振动。

Claims

1.一种头枕减振装置，用于抑制配置在车辆座椅的椅背顶部的头枕的振动，其特征在于：具备

配置在所述头枕内、持续地检测并输出所述头枕在车长方向的加速度的加速度检测器；

配置在所述头枕内、通过自身振动而减小或抵消所述头枕的振动的振动发生器；及

分别通过电线与所述加速度检测器和所述振动发生器连接，基于所述加速度检测器在规定期间内检测到的多个所述加速度算出所述头枕在车长方向的持续振动的频率和振幅后，向所述振动发生器输出能使其产生与所述持续振动频率相同而相位相反的振动的控制电压的振动控制器。

2.如权利要求1所述的头枕减振装置，其特征在于：

在所述振动控制器与所述振动发生器之间，连接有用于将所述控制电压增幅而使所述振动发生器产生与所述头枕的持续振动频率及振幅相同而相位相反的振动的增幅器。

3.如权利要求2所述的头枕减振装置，其特征在于：

所述加速度检测器、所述振动控制器、所述增幅器、及所述振动发生器设置在所述头枕内的固定支架上，

所述固定支架安装在支撑所述头枕的头枕支撑构件上。

4.如权利要求1至3中任一项所述的头枕减振装置，其特征在于：

还具备检测车辆的发动机的怠速状态的怠速检测器；及通过电线与所述怠速检测器连接、仅在接收到所述怠速检测器发来的所述发动机处于怠速状态的信号时向所述振动控制器供电的供电部。