專利名稱：用于交通工具座椅的主動式頭部支撐裝置系統的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種用于交通工具座椅的主動式頭部支撐裝置(active head restraint )。
背景技術：
現有技術已經提供了用于在碰撞情形下驅動(actuate)交通工具座椅 的頭部支撐裝置的主動式頭部支撐裝置系統。在本領域中，已知各種主動 式頭部支撐裝置系統的例子。一個例子是于2006年1月10日發布給Veine 等人的美國專利第6,983,989 Bl號。另一個例子是于2003年8月16日發 布給Estrada等人的美國專利第6,607,242 B2號。這些參考文獻的公開內容 在此全部以引用的方式并入。
附圖簡述
圖1是根據本發明的實施方式的交通工具座椅和主動式頭部支撐裝置 系統的透視圖la是根據本發明的實施方式的主動式頭部支撐裝置系統和就座者 頭部的透視圖2是根據本發明的實施方式的用于驅動圖1的主動式頭部支撐裝置 系統的方法的流程圖3是根據本發明的另一實施方式的用于驅動圖1的主動式頭部支撐 裝置系統的方法的流程圖4是在圖1座椅的頭部支撐裝置驅動過程中的速度的圖示；圖5是在圖l座椅的頭部支撐裝置驅動過程中的力的圖示。
具體實施例方式
在此，根據需要公開了本發明的詳細實施方式；然而，應理解，所公 開的這些實施方式僅僅是本發明的示例，且可以按不同的和可選的方式實 施。這些附圖不一定按比例繪制；可能放大或最小化了一些部件用來顯示 特定組件的細節。因此，在此公開的具體的結構細節和功能細節不應理解 為限制性的，而僅僅作為用于權利要求的代表性的基礎和/或作為用于教導 本領域技術人員不同地使用本發明的代表性的基礎。
本發明的實施方式為主動式頭部支撐裝置提供了現有技術的那些主 動式頭部支撐裝置所缺乏的額外益處。比較而言，這些現有技術頭部支撐 裝置缺乏的是控制頭部支撐裝置接觸就座者的頭部的力的能力。也就是 說，在現有技術頭部支撐裝置中，用來驅動頭部支撐裝置的力的總量正對 著就座者的頭部輸出。此外，頭部支撐裝置在碰撞時的速度與指向就座者 的頭部的速度相同。同樣地，盡管現有技術的這些頭部支撐裝置系統減少 了傷害，但是通過控制頭部支撐裝置的驅動能夠進一步最小化傷害。
相應地，公開了一種在碰撞情形下在接觸就座者頭部時或者在接觸就 座者頭部之前智能地控制頭部支撐裝置的驅動的主動式頭部支撐裝置系 統。具體地，該系統能檢測作為距離的函數的就座者頭部相對于頭部支撐 裝置的位置，并用這個信息操控該頭部支撐裝置的移動速度(travel velocity)和力。這樣，頭部支撐裝置就能幫助進一步最小化對就座者的傷 害。
一般而言，本發明的系統涉及在頭部支撐裝置系統內的各個元件之間 的通信，該頭部支撐裝置系統能夠檢測碰撞信號的出現、就座者頭部的位 置，并指示驅動頭部支撐裝置，以便控制其移動來最優化位移、速度及沖 擊就座者頭部的接觸力。
現參照圖1，交通工具座椅IO通常以數字10示出和附注，交通工具 座椅10用于在諸如機動車、船或航空器的交通工具中使用。該交通工具
8座椅10包括固定在交通工具內的座椅底部12。座椅IO還包括固定到座椅 底部12或交通工具中之一的座椅靠背14。座椅10進一步包括固定在座椅 靠背14頂部的頭部支撐裝置16。此外，交通工具座椅10包括;漠塊18， 模塊18包含計算機可執行的指令，以與用于驅動頭部支撐裝置16的驅動 器20、用于檢測碰撞情形發生的觸發元件22，及用于確定就座者頭部距 離頭部支撐裝置16的距離的傳感器24進行通信。諸如光傳感器的預碰撞 傳感器(pre-crash sensor)位于交通工具主體上。
可以在相關的交通工具內的諸如前排座椅、第二排座椅或類似位置的 任意位置處提供交通工具座椅10。座椅底部12可以直接固定到交通工具 地板或連接到座椅調節機構，用于圍欄縱向延伸到該交通工具地板，并使 得能夠縱向調節座椅底部12相對于交通工具地板的高度和角度。座椅底 部12是傳統的設計，且能夠根據任意合適的方式構造，所述方式包括由 泡沫襯墊層和其它裝飾覆蓋材料(finish cover material )覆蓋的結構性框架。 交通工具座椅靠背14包括由任意合適的材料形成的框架，該材料重量足 夠輕且結構足夠堅固，適于支撐就座者且適于經受適當的測試要求。
在描述中，各種實施方式和這些實施方式的工作參數和組件用方向性 的語言描述，諸如"左"、"右"、"在…上"、"在…下"、"上部的""下部 的"和類似含義的詞匯指的是在附圖中示出的或在本技術領域中熟知的方 向。這種方向性術語用于相對的描述和明確，且并不旨在將任何實施方式 的方位或組件或任何實施方式限定到特定的方向或方位。
交通工具座椅10結合了本領域公知的主動式頭部支撐裝置系統26。 系統26包括位于頭部支撐裝置16內的模塊18，模塊18包括計算機可執 行的指令，用于與傳感器24、驅動器20及觸發元件22進行通信。盡管本 發明預期模塊18位于頭部支撐裝置16內，但模塊18能夠位于交通工具 座椅10內的任意位置處，只要在該任意位置處模塊18也能與傳感器24、 驅動器20及觸發元件22進行通信即可。模塊18從觸發元件22和傳感器 24接收信號輸入，模塊18由觸發元件22檢測碰撞，所述碰撞包括已接收 到的碰撞和即將發生的碰撞，模塊18從傳感器24接收就座者頭部距離頭 部支撐裝置16的距離。之后模塊18向驅動器20輸出指令，以啟動(enable )或禁止(disable)該頭部支撐裝置16的驅動。這個過程的進一步的細節在 下面關于圖2和圖3進4亍描述。
系統26進一步包括觸發元件22，以檢測諸如正面碰撞、后面碰撞或 緊急碰撞的任意碰撞的發生。基于碰撞的檢測，觸發元件22向該模塊發 送碰撞事件已經發生或將要發生的信號。 一旦輸入，主動式頭部支撐裝置 系統26的驅動就-波觸發。這個過程的進一步的細節在下面關于圖2和圖3 進行描述。觸發元件22可以是本領域公知的任意的交通工具碰撞檢測設 備。盡管觸發元件22能夠位于在碰撞情形期間能夠檢測碰撞的交通工具 內的任意方便的位置處，但是本發明預期觸發元件22位于交通工具座椅 10內。
如圖1和1A進一步描迷的，系統26進一步包括位于頭部支撐裝置16 內的傳感器24。傳感器24檢測就座者頭部距離頭部支撐裝置16的距離， 作為到模塊18的輸入。模塊18接著輸出指令，該指令用于在頭部不與頭 部支撐16接觸的情形下驅動頭部支撐裝置16以及在頭部與頭部支撐裝置 16接觸的情形下禁止驅動頭部支撐裝置16。在一個實施方式中，傳感器 24在碰撞事件之前以及碰撞事件期間不斷地監測就座者頭部距離頭部支 撐裝置的距離。傳感器24能夠可選地位于頭部支撐裝置16的附近，諸如 在車頂蓬內襯中。因此，盡管本發明預期傳感器24位于頭部支撐裝置16 內，但是傳感器24也能位于頭部支撐裝置16的任何附近位置，只要在該 附近位置能夠檢測或測量就座者頭部與頭部支撐裝置16的接觸，或者就 座者頭部距離頭部支撐裝置16的距離即可。在另一實施方式中，在主動 式頭部支撐裝置16被啟動后，傳感器24在預定的時刻被禁止，以便防止 頭部支撐裝置16在回彈期間推撞就座者頭部。在又一實施方式中，當傳 感器24不斷地檢測頭部距離頭部支撐裝置16的距離時，在例如雙次碰撞 (double impact)或回彈期間，驅動器20的運動(movement)隨著就坐者 頭部距離頭部支撐裝置16的距離的改變而改變。傳感器24能夠在任意數 量的交通工具碰撞事件期間被激活。此外，碰撞事件可以包括多次碰撞。
該系統26還包括位于交通工具內的驅動器20，驅動器20與觸發元件 22和傳感器24通信且在模塊18的控制下工作，以響應于碰撞信號而朝就座者頭部推動主動式頭部支撐裝置系統26。在一個實施方式中，驅動器 20是伺服電動機(servomotor )。此外，盡管本發明將驅動器20描述為固 定到交通工具座椅IO，但這不是唯一的實施方式。驅動器20能夠位于交 通工具的任意位置處，只要其能夠與觸發元件22和傳感器24進行通信且 在模塊18的控制下即可。驅動器20的可選實施方式在本領域是公知的， 例如步進電動機(stepper motor )、螺線管(solenoid )、儲能裝置、彈簧， 或類似裝置。
圖2進一步示出了根據本發明的一個實施方式的主動式頭部支撐裝置 系統26的功能。基于觸發元件22在方塊28執行的碰撞事件的發生和檢 測，將碰撞信號發送給模塊18。模塊18接收該信號并將指令發送給傳感 器24，以在方塊30估計就座者頭部和頭部支撐裝置16之間的距離或者確 定頭部是否已經與頭部支撐裝置16相接觸。在至少一個實施方式中，定 期地監測就座者頭部與頭部支撐裝置之間的距離，甚至在沒有碰撞事件時 也是如此。在可選實施方式中，由傳感器24執行的頭部支撐裝置16與就 座者頭部之間距離的定期監測將致使驅動器20的運動根據傳感器24所確 定的距離而改變。在方塊38， 一旦確定距離或接觸，就由^t塊18作出決 定在碰撞時就座者頭部是否已經與該頭部支撐裝置16接觸(后部距離 (backset) =0 ),接著在方塊32禁止頭部支撐裝置的驅動。如果傳感器24 確定頭部沒有與頭部支撐裝置16相接觸，則將該信息發送給模塊18，且 因此將指令傳輸給驅動器20,以在方塊34啟動頭部支撐裝置的驅動。在 啟動期間且在給定時間后，來自模塊18的另外的指令被發送給驅動器20, 以在方塊36禁止頭部支撐裝置的驅動，以便在回彈期間防止頭部支撐裝 置16推撞就座者頭部。此外，如果在方塊28有重復的二次碰撞，則如上 面討論的，檢測到碰撞情形，并且傳感器24將信號發送給模塊18，以通 過方塊34重新啟動主動式頭部支撐裝置系統26的驅動。
圖4是圖2的實施方式的圖示。其示出了基于時間的作為距離的函數 的頭部支撐裝置移動速度。橫坐標，或X-軸，是頭部支撐裝置16從碰撞 情形發生的時刻開始到與頭部接觸時刻移動的時間。縱坐標，或Y-軸，是 頭部支撐裝置16從碰撞情形發生的時刻開始到與就座者頭部接觸的時刻移動的距離。如在圖4中所描繪的， 一旦碰撞情形發生，則頭部支撐裝置 16在接觸就座者頭部之前以第一速度移動。在特定的時刻，如根據經驗確 定的或由OEM設定的，頭部支撐裝置16的速度自動地慢下來，如由描繪 頭部支撐裝置16的移動速度的圖形線(graph line)的變化所描繪的。
圖3提供在另一實施方式中的主動式頭部支撐裝置系統26的功能的 圖解。在方塊40,檢測碰撞情形。在方塊42,確定就座者頭部距離頭部 支撐裝置的距離。基于在方塊40由觸發單元22執行的碰撞事件的發生和 檢測，將碰撞信號發送給模塊18。模塊18接收該信號并將指令發給傳感 器24，以在方塊42估計就座者頭部與頭部支撐裝置16之間的距離或者確 定頭部是否已經與頭部支撐裝置16相接觸。在另一個實施方式中，指令 被發送給傳感器24，以在方塊54定期地測量距離，并在方塊56處檢測碰 撞情形之前存儲該信息。由傳感器24進行的該頭部支撐裝置16與就座者 頭部之間距離的定期監測將致使驅動器20的運動根據傳感器24確定的距 離而改變。在方塊52, —旦確定距離或接觸，就由模塊18作出決定在 碰撞時就座者頭部是否已經與頭部支撐裝置16 (后部距離-O)接觸，接著 在方塊44禁止頭部支撐裝置的驅動。如果傳感器24確定頭部沒有與頭部 支撐裝置16相接觸，則將該信息發送給才莫塊18，并且因此將指令傳輸給 驅動器20,以在方塊46啟動頭部支撐裝置的驅動。 一旦被啟動，模塊18 就傳輸指令，以在方塊48控制該頭部支撐裝置16在給定時間的速度或力。
在方塊48，模塊18能夠計算作為距離的函數的與頭部的后部接觸所需要 的時間。接著能夠指示系統26在方塊50控制速度或力，這例如，通過在 與就座者頭部接觸之前減小頭部支撐裝置16的加速度來實現，所述加速 度作為頭部支撐裝置16移動的距離的函數，或作為計算出的移動到就座 者頭部的時間的函數。
圖5是圖3的實施方式的圖示。其示出了基于距離的頭部支撐裝置16 的力。橫坐標，或X-軸，是頭部支撐裝置16從碰撞情形發生的時刻開始 到與頭部接觸的時刻移動的時間。縱坐標，或Y-軸，是頭部支撐裝置16 移動的速度。如圖5中所描繪的， 一旦碰撞情形發生，頭部支撐裝置16就以第一加速率(rate of acceleration)移動。盡管如此，在某一時刻，通 過在頭部支撐裝置16接觸就座者頭部之前減慢頭部支撐裝置16的速度來 減小速度，如由描述頭部支撐裝置16的加速度的圖形線的變化所描繪的。
盡管已經示出和描述了本發明的實施方式，并不意味著這些實施方式 示出和描述了本發明的所有可能形式。相反地，在說明書中使用的詞匯是 描述性詞匯而不是限制性詞匯，且應理解可以進行各種變化，而不背離本 發明的精神和范圍。
權利要求
1.一種主動式頭部支撐裝置系統，其包括驅動器，其適合固定到交通工具座椅，所述驅動器用于驅動頭部支撐裝置；傳感器，其用于檢測就座者頭部相對于所述頭部支撐裝置的位置；及控制器，其與所述驅動器、所述傳感器和觸發元件進行通信，所述控制器用于檢測當前的碰撞事件或即將發生的碰撞事件，所述控制器包括計算機可執行的指令，以；接收碰撞信號；接收就座者頭部相對于所述頭部支撐裝置的位置；驅動所述頭部支撐裝置朝就座者頭部運動；以及響應于碰撞信號和就座者頭部相對于所述頭部支撐裝置的位置，控制頭部支撐裝置的驅動，以當所述頭部支撐裝置運動接近就座者頭部時，最優化所述頭部支撐裝置的運動。
2. 如權利要求1所述的主動式頭部支撐裝置系統，其進一步包括用 于檢測碰撞事件的所述觸發元件。
3. 如權利要求1所述的主動式頭部支撐裝置系統，其中當頭部不與 所述頭部支撐裝置接觸時，所述傳感器傳輸信號以啟動所述驅動器，所述 驅動器在一個或更多不接觸情形期間是被啟動的。
4. 如權利要求3所述的主動式頭部支撐裝置系統，其中所述控制器 進一步包括計算機可執行的指令，以從啟動頭部支撐裝置的驅動的所述觸發元件接收正面碰撞信號；接收就座者頭部相對于所述頭部支撐裝置的位置；驅動所述頭部支撐裝置朝就座者頭部運動；及響應于碰撞信號和就座者頭部相對于所述頭部支撐裝置的位置，控制 頭部支撐裝置的驅動，以當所述頭部支撐裝置運動接近就座者頭部時，最 優化所述頭部支撐裝置的運動。
5. 如權利要求1所述的主動式頭部支撐裝置系統，其中所述傳感器 和所述驅動器中的至少 一個在碰撞后的預定的時間之后被禁止。
6. 如權利要求5所述的主動式頭部支撐裝置系統，其中所述控制器 進一步包括計算機可執行的指令，以識別二次碰撞；以及當頭部不與所述頭部支撐裝置接觸時，重新啟動所述傳感器和所述驅 動器中的所述至少一個。
7. 如權利要求1所述的主動式頭部支撐裝置系統，其中所述控制器 進一步包括計算機可執行的指令，以在就座者頭部不與所述頭部支撐裝置 接觸的情形下禁止頭部支撐裝置的驅動。
8. —種主動式頭部支撐裝置系統，其包括驅動器，其適合固定到交通工具座椅，所述驅動器用于驅動頭部支撐 裝置；傳感器，其用于檢測就座者頭部相對于所述頭部支撐裝置的位置；及控制器，其與所述驅動器、所述傳感器和觸發元件進行通信，所述控 制器用于檢測當前的碰撞事件或即將發生的碰撞事件，所述控制器包括計 算機可執行的指令，以；接收碰撞信號；接收就座者頭部相對于所述頭部支撐裝置的位置；驅動所述頭部支撐裝置朝就座者頭部運動；以及響應于就座者頭部的位置，操控所述頭部支撐裝置在驅動期間的 速度，以最優化所述頭部支撐裝置朝向就座者頭部的速度。
9. 如權利要求8所述的主動式頭部支撐裝置系統，其進一步包括用于檢測碰撞事件的所述觸發元件。
10. 如權利要求8所述的主動式頭部支撐裝置系統，其中當頭部不與 所述頭部支撐裝置接觸時，所迷傳感器傳輸信號以啟動所述驅動器，所述 驅動器在一個或更多不接觸情形期間是被啟動的。
11. 如權利要求IO所述的主動式頭部支撐裝置系統，其中所述控制器 進一步包括計算機可執行的指令，以從啟動頭部支撐裝置的驅動的所述觸發元件接收正面碰撞信號；接收就座者頭部相對于所述頭部支撐裝置的位置；驅動所述頭部支撐裝置朝就座者頭部運動；以及響應于碰撞信號和就座者頭部相對于所述頭部支撐裝置的位置，控制 頭部支撐裝置的驅動，以當所述頭部支撐裝置運動接近就座者頭部時，最 優化所迷頭部支撐裝置的運動。
12. 如權利要求8所述的主動式頭部支撐裝置系統，其中所述控制器 進一步包括計算機可執行的指令，以在就座者頭部與所述頭部支撐裝置接 觸的情形下禁止頭部支撐裝置的驅動。
13. 如權利要求8所述的主動式頭部支撐裝置系統，其中所述控制器 進一步包括計算機可執行的指令，以在所述頭部支撐裝置與就座者頭部接 觸之前減慢所述頭部支撐裝置的速度，以減小就座者頭部接觸所述頭部支 撐裝置的速度。
14. 如權利要求8所述的主動式頭部支撐裝置系統，其中所述控制器 進一步包括計算機可執行的指令，以控制作為移動距離的函數的所述頭部 支撐裝置的移動速度，其中第一移動速度大于就座者頭部接觸所述頭部支 撐裝置的第二移動速度。
15. 如權利要求8所述的主動式頭部支撐裝置系統，其中所述頭部支 撐裝置的移動速度在預定的時間改變。
16. 如權利要求8所述的主動式頭部支撐裝置系統，其中所述控制器 進一步包括計算機可執行的指令，以在所述頭部支撐裝置與就座者頭部接 觸之前減慢所述頭部支撐裝置的速度，以減小將被控制的所述頭部支撐裝 置接觸就座者頭部的力。
17. 如權利要求8所述的主動式頭部支撐裝置系統，其中所述控制器 進一步包括計算機可執行的指令，以確定作為距離的函數的所述頭部支撐裝置接觸就座者頭部所需要的 時間；以及控制作為所確定的時間的函數的所述頭部支撐裝置朝向就座者頭部 的速度。
18. 如權利要求8所述的主動式頭部支撐裝置系統，其中所述控制器 進一步包括計算機可執行的指令，以控制所述頭部支撐裝置接觸就座者頭 部的力，所述力作為所迷頭部支撐裝置接觸就座者頭部需要的所確定的時 間的函數。
19. 一種用于驅動交通工具座椅的主動式頭部支撐裝置系統的方法， 所述方法包括響應于當前的碰撞事件或即將發生的碰撞事件而將碰撞信號發送給 控制器；接收就座者頭部相對于頭部支撐裝置的位置；將所接收的就座者頭部相對于頭部支撐裝置的位置傳輸給控制器；驅動所述頭部支撐裝置朝就座者頭部運動；以及響應于碰撞信號和就座者頭部的位置控制頭部支撐裝置的驅動，以當 所述頭部支撐裝置運動接近就座者頭部時，最優化所述頭部支撐裝置的運 動。
20. 如權利要求19所述的方法，其進一步包括 估計就座者頭部相對于所述頭部支撐裝置的位置；以及響應于就座者頭部的位置而操控所述頭部支撐裝置在驅動期間的速 度，以在所述頭部支撐裝置與就座者頭部接觸期間最優化所述頭部支撐裝 置的速度。
全文摘要
公開了一種具有驅動器、傳感器，及控制器的用于交通工具座椅的主動式頭部支撐裝置系統。控制器接收來自觸發元件的碰撞信號，接收就座者頭部的位置，驅動頭部支撐裝置朝就座者頭部運動，且當頭部支撐裝置運動接近就座者頭部時控制驅動以最優化頭部支撐裝置的運動。在另一實施方式中，控制器還操控頭部支撐裝置的速度，以最優化朝向就座者頭部的速度。還提出了一種用于驅動交通工具座椅的主動式頭部支撐裝置系統的方法。該方法包括將碰撞信號發送給控制器，接收就座者頭部的位置，將接收到的就座者頭部的位置傳輸給控制器，驅動該頭部支撐裝置朝就座者頭部運動，以及當頭部支撐裝置運動接近就座者頭部時，控制頭部支撐裝置的驅動以最優化頭部支撐裝置的運動。
文檔編號B60N2/48GK101549660SQ20091012918
公開日2009年10月7日 申請日期2009年3月31日 優先權日2008年4月1日
發明者埃里克·韋恩, 阿爾俊·葉圖庫瑞, 馬克·A·法夸爾 申請人:李爾公司