用于汽车座椅头枕的可调式扬声系统的制作方法

本发明属于汽车配件领域，具体涉及一种用于汽车座椅头枕的可调式扬声系统。

背景技术：

随着汽车工业的快速发展，消费者对汽车功能性配件的要求越来越高。

扬声器是汽车上必备的一种装置，其不仅具有语音通话功能，还具有听音乐等娱乐作用，车上的乘驾人员对音质的要求较高，不仅需要清晰流畅，还需要能获得最佳听觉效果。

传统的扬声器一般是以固定连接的方式安装在汽车上的，这样达不到隐私的效果。目前出现了较为隐私的汽车扬声器，将扬声器装在汽车头枕部位，只有该座位上的人能听到语音。但该种扬声器的缺陷在于：该扬声器声音传递的方向以及声音传播的范围始终固定，而实际上车上的乘驾人员脑袋是会动的，耳部位置并不固定，这样就导致了乘驾人员有可能并未处于接收扬声器声音的最佳位置，达不到最佳听觉效果。

技术实现要素：

针对上述传统扬声器达不到隐私与听觉效果同时兼备的缺陷，本发明提供了一种用于汽车座椅头枕的可调式扬声系统，该装置能根据检测到的人耳位置，对扬声器进行相应的状态调整，以达到隐私通话和听觉效果最佳。

为了达到上述目的，本发明的技术方案如下：

一种用于汽车座椅头枕的可调式扬声系统，其特征在于：包括安装在汽车座椅头枕内的可调式扬声装置，所述可调式扬声装置包括安装板，所述安装板的一侧通过安装柱固定支撑有采用弹性材质制成的安装体，在安装体上设有扬声器；

所述可调式扬声装置还包括驱动组件和偏摆组件，所述驱动组件包括驱动电机，所述安装体能够在驱动组件带动下弹性收缩或张开，所述偏摆组件包括偏摆电机，所述安装体能够在偏摆组件的带动下摆动；

所述安装体上还安装有超声波传感器，该超声波传感器的输出端连接滤波电路的输入端，所述滤波电路的输出端连接a/d转换器的模电输入端，所述a/d转换器的数电输出端连接处理器的信号输入端，所述处理器的第一输出端连接所述驱动电机，所述处理器的第二输出端连接所述偏转电机。

采用上述方案，可调式扬声装置安装在头枕两侧，当超声波传感器检测到乘驾人员的头部位置发生变化时，将变化位置及距离传给处理器，处理器控制偏摆电机和驱动电机，通过偏摆组件和驱动组件对可调式扬声装置的状态进行调整，改变可调式扬声装置的最佳声音接收位置，以同时达到隐私与最佳听觉效果的结合。

进一步地，所述安装体包括呈球形弧面结构的基座板以及沿基座板周向环形阵列分布的弧形板，各弧形板均由基座板外缘沿径向向外延伸，所述扬声器分布在所述基座板和弧形板的球形弧面内表面上；

所述驱动组件安装在所述安装板的一侧，并且所述驱动组件设在所述安装体的球形弧面外表面上，所述偏摆组件设在所述安装板另一侧。

采用上述方案，扬声器分布在基座板和弧形板上，并且安装体具有弹性，当乘驾人员的坐姿发生变化时，在驱动组件的作用下，安装体向外扩张或向内收缩，扬声器声音传播方向的汇聚点在安装体的中心线上移动，以达到声音最佳接收位置可调的效果。

作为优选，在所述安装体的基座板上安装有至少四个所述超声波传感器，每个所述超声波传感器均用于检测人耳距离。

进一步地描述，四个所述超声波传感器呈正方形分布在基座板的圆弧凹面侧，四个所述超声波传感器与所述基座板中心点的距离一致，该正方形的面作为可调式扬声装置偏转调节的基准面。

采用上述方案，为简化计算处理，忽略空间落差，此处可将四个超声波传感器和基座板中心点并入同一平面处理。四个超声波传感器的安装位置之间的连线组成正方形面，作为基准面，由于每个超声波传感器检测到的人耳距离均不同，处理器控制可调式扬声装置旋转，两个较远边的距离的平均值为d1，两个较近边的距离的平均值为d2，当d1与d2的差值小于等于0.5cm时，可调式扬声装置停止旋转，此时人耳投影到该基准面上的位置为该基准面的中心位置。若差值大于0.5cm时，偏转组件驱动可调式扬声装置旋转，若旋转1周，d1与d2的差值都大于0.5cm，则停止旋转。

进一步地，所述处理器中设置有用于计算所述可调式扬声装置的驱动模块调节量的驱动计算模块，所述驱动计算模块内存储有驱动公式，该驱动公式的表达式为：

其中，δy为驱动电机的步进量，δx为所述弧形板的形变量，m为所述安装体上弧形板的弧长，l0为安装体的原始状态下的声波焦点距离，l1为可调式扬声装置偏转调节后超声波传感器检测到的人耳距离。

采用上述方案，已知安装体上弧形板的弧长，找出可调式扬声装置上所有扬声器的声波交汇点，每个扬声器到该交汇点的距离都相等，使可调式扬声装置上所有扬声器到交汇点的距离与偏转调节完成后超声波检测到的人耳距离相等，从而计算出弧形板的形变量。本案中推环的设置在弧形板的中部，故驱动电机的步进量δy为弧形板形变量δx的一半。

进一步地，所述偏摆组件包括安装壳体，该安装壳体的壳底上转动安装有具有中心孔的转动台，以及固定连接在安装壳体上的球座，其中球座位于所述中心孔的内部，转动台在远离安装壳体的一端还具有第一倾斜面；

所述安装板的一侧设有与球座球头连接的球头杆，以及与转动台配合的导向凸台，其中导向凸台具有与所述第一倾斜面滑动抵接的第二倾斜面；所述安装壳体内还设有驱动转动台转动的动力机构。

采用上述方案，动力机构驱动转动台转动，由于转动台与导向凸台之间是通过第一倾斜面和第二倾斜面滑动配合的，并且球头杆是以球铰的方式连接在球座上的，所以当转动台转动时，导向凸台会随着转动台的转动而浮动，从而带动安装板上的安装体摆动，进而实现扬声器的偏摆。

作为优选，所述动力机构包括相互啮合的第一涡轮和第一蜗杆，其中第一涡轮套装在转动台上，第一蜗杆的一端连接有所述偏转电机。

作为优选，所述转动台在与导向凸台相抵接的一端分布有缺口。

进一步地，所述驱动组件包括与弧形板抵接的推环，以及用于推动推环沿安装体中心线方向移动的驱动机构；

所述推环的两侧对称设有螺纹套；所述驱动机构包括设置在安装板上的齿轮箱，以及一端安装在齿轮箱内，另一端与螺纹套螺纹配合的丝杆，所述齿轮箱内置有互相啮合的第二涡轮和第二蜗杆，其中第二涡轮套装在丝杆上，第二蜗杆在远离与第二涡轮啮合的一端连接所述驱动电机。

采用上述方案，由于安装体为弹性的，通过推环的前进或后退，可控制安装体收缩或扩张，从而调整安装体上扬声器的声音交汇点距离。

作为优选，所述螺纹套在靠近推环的一端均设有安装部，并通过该安装部套装在所述推环上。

有益效果：与现有技术相比，本发明采用可调式扬声装置，通过实时检测人耳的位置变化，对声音传递的方向以及传播的范围进行可控调整，从而调节声音的最佳接收位置，达到隐私通话的基础上，还能提高乘驾人员的听觉效果，提升用户的听觉体验。

附图说明

图1为可调式扬声装置的整体结构图；

图2为本发明的控制系统框图；

图3为可调式扬声装置的剖视图；

图4为偏摆组件的部分结构示意图；

图5为安装体、安装柱的结构示意图；

图6为声音交汇点在中心线上发生变化的示意图；

图7为驱动算法推演的辅助示意图；

图8为偏转调节前后人耳在基准面上的投影位置图。

具体实施方式

下面结合实施例及附图对本发明作进一步说明：

如图1所示，一种用于汽车座椅头枕的可调式扬声系统，其关键在于：包括安装在汽车座椅头枕内的可调式扬声装置，所述可调式扬声装置包括安装板3，所述安装板3的一侧通过安装柱4固定支撑有采用弹性材质制成的安装体1，在安装体1上设有扬声器2，所述安装体1包括呈球形弧面结构的基座板1c以及沿基座板1c周向环形阵列分布的弧形板1d，各弧形板1d均由基座板1c外缘沿径向向外延伸，所述扬声器2分布在所述基座板1c和弧形板1d的球形弧面内表面上；所述驱动组件a安装在所述安装板3的一侧，并且所述驱动组件a设在所述安装体1的球形弧面外表面上，所述安装体1能够在驱动组件a带动下弹性收缩或张开，所述偏摆组件b设在所述安装板3另一侧，所述安装体1能够在偏摆组件b的带动下摆动。在所述安装体1的基座板1c上安装有至少四个所述超声波传感器22，每个所述超声波传感器22均用于检测人耳距离。

本实施例中，如图8所示，四个所述超声波传感器呈正方形分布在基座板的圆弧凹面侧，四个所述超声波传感器与所述基座板中心点的距离一致，该正方形的面作为可调式扬声装置偏转调节的基准面。将四个超声波传感器和基座板中心点并入同一平面处理。

如图2所示，所述驱动组件a包括驱动电机6d，所述偏摆组件b包括偏摆电机12c，所述安装体1上还安装有超声波传感器22，该超声波传感器22的输出端连接滤波电路的输入端，所述滤波电路的输出端连接a/d转换器的模电输入端，所述a/d转换器的数电输出端连接处理器的信号输入端，所述处理器的第一输出端连接所述驱动电机，所述处理器的第二输出端连接所述偏转电机。

作为优选，所述处理器、a/d转换器和滤波电路集成在同一主板上并且安装在汽车头枕内部；并且本专利中的处理器、a/d转换器和滤波电路的型号和具体电路结构都为现有技术，在此不做赘述。

本实施例中，所述处理器中设置有用于计算所述可调式扬声装置的驱动模块调节量的驱动计算模块，所述驱动计算模块内存储有驱动公式，该驱动公式的表达式为：

如图7所示，δy为驱动电机的步进量，δx为所述弧形板1d的形变量，m为所述安装体1上弧形板1d的弧长，l0为安装体1的原始状态下的声波焦点距离，l1为可调式扬声装置偏转调节后超声波传感器22检测到的人耳距离。

如图3、图4所示，所述偏摆组件b包括安装壳体8，该安装壳体8的壳底上转动安装有具有中心孔9a的转动台9，以及固定连接在安装壳体8上的球座8a，其中球座8a位于所述中心孔9a的内部，转动台9在远离安装壳体8的一端还具有第一倾斜面9b，所述安装板3的一侧设有与球座8a球头连接的球头杆10，以及与转动台9配合的导向凸台11，其中导向凸台11具有与所述第一倾斜面9b滑动抵接的第二倾斜面11a，所述安装壳体8内还设有驱动转动台9转动的动力机构12。所述动力机构12包括相互啮合的第一涡轮12a和第一蜗杆12b，其中第一涡轮12a套装在转动台9上，第一蜗杆12b的一端连接有所述偏转电机12c。如图6所示，偏转电机12c的正反转即可控制转动台9的正反转，从而实现安装体1中心线方向的偏摆。

本实施例中，为便于将本发明的装置安装在座椅头枕内，安装壳体8底侧的边缘设有向外延伸的延伸板8b，该延伸板8b上分布有定位孔8c。

作为优选，如图3、图4所示，所述转动台9在与导向凸台11相抵接的一端分布有缺口9c。为减小第一倾斜面9b与第二倾斜面11a之间的相对摩擦，提升摆臂组件b运动的平稳性，转动台9在与导向凸台11相抵接的一端分布有缺口9c。

如图1、图5所示，所述驱动组件a包括与弧形板1d抵接的推环5，以及用于推动推环5沿安装体1中心线方向移动的驱动机构6；所述推环5的两侧对称设有螺纹套2a；所述驱动机构6包括设置在安装板3上的齿轮箱6a，以及一端安装在齿轮箱6a内，另一端与螺纹套2a螺纹配合的丝杆6b，所述齿轮箱6a内置有互相啮合的第二涡轮和第二蜗杆，其中第二涡轮套装在丝杆6b上，第二蜗杆在远离与第二涡轮啮合的一端连接所述驱动电机6d。

如图5所示，所述螺纹套2a在靠近推环5的一端均设有安装部2c，并通过该安装部2c套装在所述推环5上。

最后需要说明的是，上述描述仅仅为本发明的优选实施例，本领域的普通技术人员在本发明的启示下，在不违背本发明宗旨及权利要求的前提下，可以做出多种类似的表示，这样的变换均落入本发明的保护范围之内。