一种具有自适应调节功能的座椅头枕及其控制方法

摘要

本发明公开了一种具有自适应调节功能的座椅头枕及其控制方法,包括气垫调节总成、测距监测系统、压力监测系统、压力调节装置和控制系统,气垫调节总成包括若干个内嵌于头枕的发泡气垫，测距监测系统用于监测乘员头部与头枕的距离，压力监测系统用于监测头枕上的压力分布情况，控制系统实时监测压力监测系统和测距监测系统的数据反馈，并控制压力调节装置为发泡气垫充气或放气，在保证一定刚度强度下，实现座椅头枕总成的轻量化，可根据不同坐姿、不同头型、不同体重高度的乘员实现头枕高度、头枕倾角、头后间隙等包裹性的智能调节，不仅能更大程度地保证乘员的安全性，还能满足人们对乘坐舒适性的要求。

说明书

技术领域

本发明涉及汽车座椅技术领域，具体涉及一种具有自适应调节功能的座椅头枕及其控制方法。

背景技术

汽车座椅作为汽车的关键零部件之一，除了需要合理的布置和高度安全性能以外，人们对汽车座椅的轻量化、智能化以及运动性、舒适性的要求越来越高，这些高要求成为了汽车座椅未来发展的重要方向。

一体式座椅作为未来实现轻量化和智能化的发展代表，越来越受到汽车设计研究人员的重视。然而，现有的一体式座椅虽然将座椅靠背和头枕融合成一个整体，但头枕部分一般是采用金属材料的头枕骨架作为支撑，相比于分体式座椅而言，一体式座椅头枕部分的调节灵活性较差，乘坐舒适性相对较差。

发明内容

为了克服上述现有技术的不足，结合未来一体式座椅的发展前景和发展趋势，本发明提供了一种具有自适应调节功能的座椅头枕及其控制方法，其取消了传统的汽车座椅头枕骨架，在保证一定刚度强度下，实现座椅头枕总成的轻量化；同时具有自适应调节功能，可根据乘员的不同坐姿、不同头型、不同体重高度实现头枕高度、头枕倾角、头后间隙等包裹性的智能调节，不仅能更大程度地保证乘员的安全性，还能满足人们对乘坐舒适性的高要求。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种具有自适应调节功能的座椅头枕，所述头枕包括气垫调节总成、测距监测系统、压力监测系统、压力调节装置和控制系统；所述气垫调节总成包括若干个内嵌于所述头枕的发泡气垫，所述测距监测系统用于监测乘员头部与所述头枕的距离，所述压力监测系统用于监测所述头枕上的压力分布情况，所述控制系统实时监测所述压力监测系统和所述测距监测系统的数据反馈，并控制所述压力调节装置为所述发泡气垫充气或放气，实现所述头枕高度、宽度以及倾角的自适应调节。

进一步的，所述压力监测系统设于所述头枕的表面，所述压力监测系统包括与乘客头部接触的压力垫。

进一步的，若干个所述发泡气垫在所述头枕内多排多行且多层设置，沿长度方向布置的所述发泡气垫用于调节所述头枕的高度，沿宽度方向布置的所述发泡气垫用于调节所述头枕的宽度，沿高度方向布置的所述发泡气垫用于调节所述头枕的倾斜角度。

进一步的，所述头枕两侧设有侧翼包裹区，所述侧翼包裹区内设有若干个发泡气垫，所述压力调节装置为所述发泡气垫充气或放气，调整所述侧翼包裹区对乘员头部的包裹程度。

进一步的，所述测距监测系统包括若干个测距传感器。

进一步的，所述测距传感器设于所述头枕的下方。

进一步的，所述控制系统包括操作控制界面。

基于以上所述的具有自适应调节功能的头枕，本发明还提供了一种控制方法，包括以下步骤：

S1：乘员坐在汽车座椅上，所述测距监测系统监测乘员头部与所述头枕的距离，并向所述控制系统反馈乘员头部与所述头枕的间隙大小情况；

S2：所述控制系统判断反馈的间隙大小情况是否符合理想的乘员头后间隙状态，若不符合，根据所述测距监测系统反馈的头后间隙情况，所述控制系统控制所述压力调节装置为所述发泡气垫充气或放气，调整所述发泡气垫的通气量或放气量；

S3：所述压力监测系统监测到乘员头部与所述头枕的压力分布，此时，所述测距监测系统反馈的头后间隙情况符合理想的乘员头后间隙状态，所述压力监测系统向所述控制系统反馈所述头枕上的压力分布情况；

S4：所述控制系统判断反馈的压力数据是否符合理想的压力分布状态，若不符合，所述控制系统控制所述压力调节装置为所述发泡气垫充气或放气；

S5：所述压力监测系统实时监测乘员头部与所述头枕的压力分布情况，并向所述控制系统反馈实时的压力数据，重复步骤S4，实时调整所述发泡气垫的通气量或放气量，保证乘员头部与头枕处于理想的压力分布状态。

本发明的有益效果是：

(1)设置若干个内嵌于头枕的发泡气垫，若干个发泡气垫在头枕内多排多行且多层设置，沿长度方向布置的发泡气垫用于调节头枕的高度，沿宽度方向布置的发泡气垫用于调节头枕的宽度，沿高度方向布置的发泡气垫用于调节头枕的倾斜角度；

(2)头枕两侧设有侧翼包裹区，侧翼包裹区处布置的发泡气垫起到提高头枕包裹性的作用，更大程度地保证乘员的安全性；

(3)具有自适应调节功能，可以根据不同坐姿、不同头型、不同体重或高度的乘员实现头枕高度、头枕倾角、头后间隙等包裹性的智能调节，不仅能更大程度地保证乘员的安全性，还能满足人们日益增长的乘坐舒适性要求。

附图说明

图1是本发明的结构示意图；

图2是本发明的侧面剖视图；

图3是本发明在不同充气状态下的整体结构示意图；

图4是本发明在不同充气状态下的侧面剖视图；

图5是本发明的整体结构示意图；

图中:1、头枕；2、气垫调节总成；3、测距监测系统；4、压力监测系统；5、发泡气垫；6、侧翼包裹区。

具体实施方式

为了使本发明所解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图与实施例，对本发明做进一步的说明。本发明可以用许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例。

除非另有定义，本文所使用的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是在于限制本发明。

本实施例的具有自适应调节功能的座椅头枕如图1-4所示，头枕1包括气垫调节总成2、测距监测系统3、压力监测系统4、压力调节装置和控制系统，气垫调节总成2包括若干个内嵌于头枕1的发泡气垫5，测距监测系统3用于监测乘员头部与头枕1的距离，压力监测系统4用于监测头枕1上的压力分布情况，压力调节装置用于对发泡气垫5进行充气或放气，目的是控制发泡气垫5的通气量，作为优选，压力调节装置可以采用气泵作为气源并通过电磁阀来控制通气量，控制系统实时监测压力监测系统4和测距监测系统3的数据反馈，根据乘员头部与座椅头枕1的具体接触情况，控制系统控制压力调节装置为发泡气垫5充气或放气，气垫调节总成2对头枕1高度、头枕1宽度、头枕1倾角和头枕1包裹性进行自适应调节。

参考图5，本实施例的若干个发泡气垫5在头枕1内多排多行且多层设置，发泡气垫5本身具有一定弹性，沿长度方向(图中A方向)布置的发泡气垫5主要起到调节头枕1高度的作用，通气时气体主要向头枕1的长度方向膨胀，头枕1高度在设计可控的支撑范围内增大，相反地，放气时头枕1高度在设计可控的支撑范围内减少；

本实施例中，沿宽度方向(图中B方向)布置的发泡气垫5主要起到调节头枕1宽度的作用，通气时气体主要向头枕1的宽度方向膨胀，头枕1宽度在设计支撑范围内增大，相反地，放气时头枕1宽度在设计支撑范围内减少；

本实施例中，沿高度方向(图中C方向)布置的发泡气垫5主要起到调节头后间隙和头枕1倾角的作用，通气时气体主要向头枕1的高度方向膨胀，即前后方向膨胀，头后间隙在设计支撑范围内减少，相反地，放气时头后间隙在设计支撑范围内增大，同时结合沿宽度方向的发泡气垫5，当上方发泡气垫5的通气量大于下方发泡气垫5的通气量时，头枕1会上凸下凹，相反地，当上方发泡气垫5的通气量小于下方发泡气垫5的通气量时，头枕1会上凹下凸，从而在一定程度上改变头枕1倾角。

本实施例的压力监测系统4设于头枕1的表面，压力监测系统4包括与乘客头部接触的压力垫，压力垫与乘员头部直接接触，当乘员头部以一定坐姿与座椅头枕1产生接触时，压力监测系统4实时监测乘员头部对座椅头枕1的压力分布情况。

本实施例的测距监测系统3包括若干个测距传感器，测距传感器设置的位置不会影响乘员头部与头枕1的正常接触，并可以通过一定算法得到乘员头部与头枕1之间的头后间隙情况，作为本实施例的优选方案，测距传感器设于头枕1的下方。

本实施例的头枕1两侧设有侧翼包裹区6，侧翼包裹区6内设有若干个发泡气垫5，侧翼包裹区6表面也设有压力垫，侧翼包裹区6处布置的发泡气垫5主要用于提高头枕1的包裹性，压力调节装置为发泡气垫5充气或放气，进而调整侧翼包裹区6对乘员头部的包裹程度。

本实施例的控制系统包括操作控制界面，主要包括乘员头枕1气垫手动调节、使用模式选择和调节信息保存等模块。

乘员以一定的坐姿坐在汽车座椅上，若乘员头部已经与座椅头枕1发生接触，则测距监测系统3监测到乘员头部与头枕1之间没有头后间隙，压力监测系统4实时监测乘员头部对座椅头枕1的压力分布情况，并反馈给控制系统，控制系统结合乘员头部与头枕1的接触区域以及其他区域的压力大小分布，通过自身数据库(包括乘员若干典型头型和典型坐姿对头枕1最为舒适的头压分布情况)和自学习优化算法得到该乘员头型更为舒适更为安全的头压分布区域及其大小，通过气垫调节总成2控制发泡气垫5的通气量和放气量来实现。

基于以上的具有自适应调节功能的头枕1，本发明还提供了一种控制方法，包括以下步骤：

S1：乘员坐在汽车座椅上，测距监测系统3监测乘员头部与头枕1的距离，并向控制系统反馈乘员头部与头枕1的间隙大小情况；

S2：控制系统判断反馈的间隙大小情况是否符合理想的乘员头后间隙状态，由于在常见的追尾碰撞过程中，为了保护乘员颈椎和提高碰撞安全性，避免乘员头部后仰所造成的鞭打现象，因此要求乘员头部与座椅头枕1之间的头后间隙应尽可能小。若乘员头部已经与座椅头枕1发生接触，则测距监测系统3反映乘员头部与头枕1之间没有头后间隙，此时控制系统判断反馈的间隙大小情况符合理想的乘员头后间隙状态；若不符合，根据测距监测系统3反馈的头后间隙情况，控制系统控制压力调节装置为发泡气垫5充气或放气，调整发泡气垫5的通气量或放气量，尽可能地接近并包裹乘员头部，当压力监测系统4能监测到乘员头部与头枕1的压力分布时，即表明乘员头部与座椅头枕1之间的没有头后间隙；

S3：压力监测系统4监测到乘员头部与头枕1的压力分布，此时，测距监测系统3反馈的头后间隙情况符合理想的乘员头后间隙状态，压力监测系统4向控制系统反馈头枕1上的压力分布情况；

S4：控制系统判断反馈的压力数据是否符合理想的压力分布状态，若不符合，控制系统控制压力调节装置为发泡气垫5充气或放气；

S5：压力监测系统4实时监测乘员头部与头枕1的压力分布情况，并向控制系统反馈实时的压力数据，重复步骤S4，实时调整发泡气垫5的通气量或放气量，保证乘员头部与头枕1始终处于理想的压力分布状态。

作为本实施例的优选方案，在驾驶员的正常行驶过程中，控制系统的操作控制界面中主驾座椅选择模式设定为行驶模式，为避免驾驶员的驾驶疲劳或乘员坐姿变形而导致头部不断偏离座椅头枕1，当测距监测系统3监测到乘员头部与座椅头枕1之间的头后间隙大于系统默认值或设定值时，控制系统就会通过控制气垫调节总成2中的发泡气垫5突然通气或放气振动等形式来提醒乘员。

在乘员行驶或停车时，乘员可在控制系统的操作控制界面中相应座椅的选择模式设定为按摩模式，当乘员头部已经与座椅头枕1发生接触，控制系统通过控制气垫调节总成2中的发泡气垫5以一定频率通放气的形式达到头枕1对乘员的按摩效果，满足未来汽车座椅向休闲舒适化的发展方向。

本发明具有自适应调节功能，可根据乘员的不同坐姿、不同头型、不同体重高度实现头枕1高度、头枕1倾角、头后间隙等包裹性的智能调节，当乘员头部与座椅头枕1发生接触时，保证乘员的乘坐舒适性，当乘员头部与座椅头枕1没有发生接触时，保证乘员头部与头枕1尽可能小的头后间隙，不仅能更大程度地保证乘员的安全性，还能满足人们日益增长的乘坐舒适性要求。而且，本发明取消了传统汽车座椅的头枕1骨架，在保证一定刚度强度的基础上，实现了座椅头枕1总成的轻量化。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、同等替换和改进等，均应落在本发明的保护范围之内。