用于车辆的座位系统的制作方法

本申请是国际申请号为pct/us2014/034664、国际申请日为2014年4月18日、进入中国国家阶段日期为2015年11月23日、中国国家申请号为201480029796.1的发明专利申请的分案申请。

本公开总体上涉及车辆领域，更具体地涉及用于车辆的座位系统。

背景技术：

本公开内容涉及一种用于车辆的座位系统。在x、y、z坐标系中，人可能受到在六个自由度上的运动。这些自由度包括绕x、y和z轴线的旋转和与这些轴线的每个轴线基本上平行的平移。在车辆、比如农场拖拉机或者小汽车中行进时，人可能对绕滚动和倾斜轴线的车辆旋转很敏感。这样，在有相对僵硬悬浮体的车辆(例如农场拖拉机、运动小汽车)中的乘客可能在车辆由于车辆正在其之上行进的不平坦表面而开始侧向摇晃和/或前后倾斜时变得不舒适。

美国专利5,857,535公开一种低纵横自推进式车辆(1)，该车辆由坐在它上面的驾驶员(4)操作、让它的座位(7)从下面由法兰(12)支撑，该法兰被枢转以在车辆的中垂直平面中的水平轴线(15)歪斜。在轴线(15)与座位(7)之间的间距足以保证在通过操作歪斜控制机制(21)绕轴线歪斜座位时，座位的中心也在斜坡的上山方向上移位显著程度。这减少车辆加上驾驶员的组合的重心(10)的下山移动，从而减少车辆倾翻的风险。

技术实现要素：

在一个方面中，一种用于车辆的座位系统包括座位，该座位包括人可以坐在其上的座位底部。第一假想参考竖直中心线在座位和车辆二者在标称水平面水平定向中时穿过坐在座位中的人的身体。中间支撑结构被紧固到座位和车辆，该中间支撑结构允许座位相对于车辆移动。第一致动器可以与座位相互作用以使座位相对于车辆移动。一个或多个传感器可以各自测量运动方面。处理器可以(i)从一个或多个传感器中的每个传感器接收输入并且(ii)利用输入以确定座位相对于车辆的期望移动，从而座位相对于车辆和车辆相对于地面的组合运动造成人绕位置基本上沿着参考竖直中心线的虚拟枢转点的运动。

实施例可以包括以下特征中的一个或多个特征。车辆相对于地面的运动是车辆绕轴线的旋转。虚拟枢转点位于车辆绕其旋转的轴线以上。虚拟枢转点位于车辆的底板以上。虚拟枢转点位于座位相对于车辆的相对运动出现的水平面以上。处理器控制座位的运动以便最小化虚拟枢转点在车辆被旋转时沿着参考竖直中心线的移位。虚拟枢转点位于人可以坐在其上的座位底部的表面以上约1-4英尺。虚拟枢转点位于人可以坐在其上的座位底部的表面以上约2-3英尺。座位在车辆的底板或者附近枢转地连接到车辆。致动器使座位相对于车辆绕第一轴线的旋转在相反意义上绕第二轴线旋转。座位能够绕与水平平面未相交的第二轴线旋转。第二轴线与车辆在该车辆在直线中行进时移动的方向基本上平行。第二轴线与车辆在该车辆在直线中行进时移动的方向基本上垂直。座位系统还包括第二致动器。座位能够绕与水平平面未相交的第三轴线旋转。第一致动器和第二致动器能够使座位绕第二和第三轴线旋转。

实施例也可以包括以下特征中的一个或多个特征。第二轴线与车辆在该车辆在直线中行进时移动的方向基本上平行。第三轴线与车辆在该车辆在直线中行进时移动的方向基本上垂直。第二和第三轴线基本上相互正交。座位能够与未与水平平面相交的第二轴线基本上平行地平移。第二轴线与车辆在该车辆在直线中行进时移动的方向基本上平行。第二轴线与车辆在该车辆在直线中行进时移动的方向基本上垂直。座位系统还包括第二致动器。座位能够与未与水平平面相交的第三轴线基本上平行地平移。第一致动器和第二致动器能够使座位与第二和第三轴线基本上平行地平移。第二轴线与车辆在该车辆在直线中行进时移动的方向基本上平行。第三轴线与车辆在该车辆在直线中行进时移动的方向基本上垂直。一个或多个传感器包括用于检测车辆绕与车辆在该车辆在直线中行进时移动的方向基本上平行的第一轴线的滚动速率的传感器。一个或多个传感器包括用于检测座位绕与车辆在该车辆在直线中行进时移动的方向基本上平行的第二轴线的滚动速率的传感器。一个或多个传感器包括用于检测在与车辆在该车辆在直线中行进时移动的方向基本上垂直而与水平平面未相交的方向上的横向加速度的传感器。横向加速度传感器检测座位的横向加速度。横向加速度传感器检测车辆的横向加速度。

在另一方面中，一种控制座位相对于座位连接到的车辆的运动的方法包括以下步骤：在处理器从可以各自测量运动方面的一个或多个传感器接收输入，以及利用处理器以从输入确定座位绕与车辆在该车辆在直线中行进时移动的方向基本上平行的第一轴线的期望运动。这样，如果人坐在座位中，则车辆相对于地面和座位相对于车辆的组合运动将造成该人绕与他们的头部关联的定位或者更高旋转以明显地减少人的头部的侧向移动。从处理器发布信号以使致动器绕着第一轴线旋转座位以实现座位绕第一轴线的期望运动。

实施例可以包括以上特征和/或以下特征中的任何特征。座位包括座位底部和连接到座位底部的座位背部。一个或多个传感器包括用于检测车辆绕与第一轴线基本上平行的第二轴线的滚动速率的传感器。一个或多个传感器包括用于检测座位绕第一轴线的滚动速率的传感器。一个或多个传感器包括用于检测在与第一轴线基本上垂直而与水平平面未相交的方向上的横向加速度的传感器。横向加速度传感器检测座位的横向加速度。横向加速度传感器检测车辆的横向加速度。处理器接收指示致动器的与座位绕第一轴线的定位相关的定位的输入。

在另一方面中，一种用于车辆的座位系统包括座位，该座位具有人可以坐在其上的座位底部。中间支撑结构被紧固到座位和车辆，该中间支撑结构允许座位相对于车辆旋转。致动器可以与座位相互作用以使座位相对于车辆旋转。一个或多个传感器可以各自测量运动方面。处理器可以(i)从一个或多个处理器中的每个处理器接收输入，(ii)从该输入确定车辆远离标称水平面水平定向的旋转的测量，并且(iii)利用输入以确定座位的期望旋转。座位已经远离标称水平面定向的旋转的角度多于未明显地大于车辆已经远离标称水平面水平定向的旋转的角度。

在更多又一方面中，一种控制人相对于人位于其中的车辆的运动的方法包括向座位提供人可以坐在其上的座位底部。车辆相对于地面的运动是车辆绕轴线的旋转。第一假想参考竖直中心线在座位和车辆二者在标称水平面水平定向中时穿过坐在座位中的人的身体。座位被紧固到车辆。用一个或多个传感器测量运动方面。操作处理器以(i)从一个或多个传感器中的每个传感器接收输入并且(ii)利用输入以确定车辆的第一部分相对于车辆的第二部分的期望移动，从而车辆的第二部分相对于车辆的第一部分和车辆的第一部分相对于地面的组合运动造成人绕位置基本上沿着参考竖直中心线的虚拟枢转点的运动。

实施例可以包括以上特征和/或以下特征中的任何特征。中间支撑结构被紧固到座位和车辆的第二部分，该中间支撑结构允许座位相对于车辆的第二部分移动。在座位与车辆的第二部分之间连接第一致动器，该第一致动器可以被操作以使座位相对于车辆的第二部分移动。车辆的第二部分包括车辆的驾驶室。座位能够相对于驾驶室而移动。驾驶室能够相对于车辆的第一部分而移动。

附图说明

图1a是拖拉机的前视图；

图1b示出在歪斜定向中的图1的拖拉机；

图2是在图1a的拖拉机中使用的座位的透视图；

图3是紧固到图1a的拖拉机的底板的、图2的座位的前视图；

图4是座位系统的另一示例的前视图；

图5是图4的座位的修改；

图6是座位系统的另一示例的透视图，其中座位可以绕两个轴线旋转；

图7是座位系统的另一示例的透视图，其中座位可以与第一轴线基本上平行地平移；

图8除了示出图7的座位系统取代图1b中的座位系统之外与图1b相似；

图9是座位系统的另一示例的透视图，其中座位可以与第二轴线基本上平行地平移；

图10是座位系统的另一示例的透视图，其中座位可以与两个轴线基本上平行地平移；以及

图11是频率比对人对横向加速度的灵敏度的量值的绘图。

具体实施方式

以下描述涉及一种用于车辆的座位系统。在车辆由于道路表面中的扰动而从侧向和/或前/后摇晃时，车辆的驾驶员也经历这一运动。有了以下讨论的座位系统，在车辆在一个方向上摇晃时，座位在相反方向上相对于车辆旋转或者平移。因而，驾驶员的头部在水平方向上的加速度明显地减少，这产生驾驶员的更愉快的驾驶体验。

转向图1a，示出在基本上水平面道路表面上的直线中驾驶的以拖拉机这一形式的车辆10。未示出车辆的所有部分以便有助于这一描述。人12正坐在座位16的底部14上，该座位是以下将更具体地描述的座位系统的部分。人正在沿着穿过正坐在座位16中的人12的身体和轴线22(以下进一步说明)的假想参考竖直中心线17坐在基本上竖直定向中。在这一示例中，竖直中心线17在座位16和车辆二者如图1中所示在标称水平面水平定向中时二分人12和座位。这是因为座位系统如图1a中所示的那样基本上对称。在其它类型的车辆中，座位系统可以位于竖直中心线17的左侧或者右侧。

中间支撑结构18被紧固到座位16和车辆10的底板20(结构18可以视为座位16的部分)。中间支撑结构18允许座位16绕与车辆10在车辆正在直线中行进时移动的方向基本上平行的轴线22相对于车辆移动/旋转(如果座位16可以被旋转使得它未向前，则轴线22可以相对于这一方向偏斜)。在这一示例中，轴线22与底板20比与座位底部14更近并且优选地未与水平平面相交。轴线22可以位于比所示更低或者更高，但是座位16优选地在底板20或者附近连接到车辆10。轴线22相对于车辆10固定。可以在选择轴线22在底板20以上的高度时考虑诸如希望绕轴线22移动人的头部的距离和摇摆空间要求(在座位旋转时在座位部分与车辆驾驶室11的其它部分之间的干扰)之类的因素。车辆10可以绕与轴线22基本上平行的轴线24滚动。

在备选示例中，可以使用不对称座位系统。这例如用于控制车辆的相对大的用户接口被装配在座位系统的两个扶手之一上(例如在一些农场拖拉机上那样)则可以出现。为了在轴线22之上平衡座位，座位16(包括座位底部14)将相对于支撑结构18偏移。例如在图1a中所示的那样，如果用户接口被装配在左扶手上，则座位16将在向中心右侧的偏移定位中被装配到支撑结构18，从而座位系统在轴线22上被平衡。优选的是竖直中心线17在车辆10如图1a中所示被定向时穿过轴线22和座位16的重心。这样，有了不对称座位系统(例如座位如图1a中查看的那样向右偏移以在座位的左扶手上偏移大用户接口的重量)，竖直中心线17可以穿过人12的身体的不同部分(例如如图1a中查看的那样穿过人12的左耳)。

距离l1代表在轴线22与轴线24之间的长度。距离l2代表在轴线22与驾驶员12的头部26的中心之间的长度。优选地假设距离l2与坐在座位16中的在平均身高以上的人关联而不是设置l2以与坐在座位16中的有平均身高或者在平均身高以下的人关联。优选地，l2的顶端将处于与坐在座位中的人的头部关联的定位或者以上。优选的是l2将在约3-5英尺的范围中。

参照图1b，车辆10的左轮胎28已经在车辆在直线中行进之时碰撞障碍物30，这使车辆相对于地面(车辆正在其之上行进的表面)移动。因而，车辆10已经绕车辆的右轮胎的底部逆时针(这里和在以下相似描述中在从前侧查看时)旋转。绕轴线24的旋转是对于车辆10绕右轮胎的底部的旋转的可接受小角度近似并且出于对称性原因而加以使用。车辆10已经近似地旋转角度θ1，该角度是在竖直中心线17与竖直中心线29之间的角度。如果座位16未如图1a中那样被紧固在车辆10的中心中(意味着座位被定位到中心一侧或者另一侧)，则θ1由竖直中心线29从图1a中的标称定位向旋转定位(例如图1b中)的旋转所确定。在车辆逆时针旋转时，座位由致动器(以下更具体地讨论)

角度θ2由处理器计算如下：θ2＝θ1×(1+l1/l2)。这一等式示出为什么使轴线22位于接近底板20是优选的。如果l1相对于l2增加(轴线22从底板20向上移开)，则θ2增加。这意味着座位16将必须被旋转更大角度以在轴线22上移时补偿固定的车辆滚动数量。这一等式也示出在这一示例中，θ2将总是明显地大于θ1。因而，人12绕与她们的头部26关联的定位旋转以明显地减少或者最小化人的头部的侧向和/或前/后(以下讨论)移动(即在水平方向上的加速度)。优选地，头部26保持基本上在原有竖直中心线17上。应当注意如果车辆旋转太大角度(例如绕轴线24)，则座位可以旋转到它的行进限制而不能进一步旋转以解决车辆的完全旋转角度。这将造成人12的头部26未保持在竖直中心线17上。在备选示例中，轴线22可以位于底板20以下。可以在底板中产生孔，并且可以使支撑结构18在竖直方向上更长。这使l1减少且l2增加从而产生相对更小的θ1(见上式)。

人12尚未被旋转，从而他们保持在竖直定位中：他们已经被旋转超出竖直定位。换而言之，座位16相对于车辆10和车辆10旋转(例如绕轴线24)的组合运动造成人12绕位置基本上沿着参考竖直中心线17的虚拟枢转点33的运动。虚拟枢转点33是参考竖直中心线17在座位16在相对于地面的空间中被移位时与座位中心线31的交点。虚拟枢转点33至少位于轴线24的位置(竖直旋转中心)以上。优选地，虚拟枢转点33位于车辆10的底板20以上。甚至更优选地，虚拟枢转点33位于轴线22(或者座位16相对于车辆10的相对平移出现的水平面)以上。进而更优选地，虚拟枢转点33在坐在座位中时位于人12的躯干的定位以上(假设此人为标称身高)。进而更优选地，虚拟枢转点33在坐在座位中时位于人12的头部的中心的定位或者以上(假设此人为标称身高)。优选地，虚拟枢转点在人可以坐在其上的座位底部14的表面以上约1-4英尺。更优选地，虚拟枢转点在人可以坐在其上的座位底部14的表面以上约2-3英尺。在图1b中，虚拟枢转点33近似地位于人12的头部的中心。另一种用于描述人12的运动的方式是他们如同摇摆的钟摆而他们的头部的中心是枢转点。第三角度θ3是竖直中心线17的座位的绝对旋转角度(以下相对于θ3提供更多讨论)。

参照图2，示出座位16有它的底部14和连接到底部14的座位背部32。一对臂34从座位背部32向前延伸。这一座位系统的优点是将明显地减少(或者最小化)臂34由于车辆10的侧向摇晃而与人12的躯干相抵的任何冲击。相似改进将在座位背部上出现，其中也将明显地减少座位背部相对于人的背部的横向平移。线性致动器36枢转地连接到座位16(在位置35)并且可以与座位16相互作用以使座位16绕轴线22旋转。在这一示例中，线性致动器36也在位置37枢转地连接到车辆10的底板20。线性致动器36在双头式箭头38的方向上延伸或者收缩以使座位在双头式箭头40的方向上绕轴线22旋转。线性致动器36可以例如是电磁线性马达、液压汽缸或者气压汽缸。线性致动器36待之以可以是在座位16与底板20之间耦合的某个其它类型的致动器、比如旋转致动器(电磁、液压或者气压动力)。任何类型的致动器可以直接地耦合到座位或者它可以通过某个类型的齿轮链、联接或者其它传输机制作用。致动器36可以连接到座位16的不同部分和车辆10的不同部分(除了底板20之外、例如驾驶员隔间的壁)。以下讨论致动器的控制。

以上讨论的座位16仅有相对于车辆10的绕轴线22(滚动轴线)的单个自由度。这一单个自由度可以待之以绕倾斜轴线。在这一情况下，轴线22如图1a中查看的那样被侧向定向并且允许控制座位16用于向后和向前倾斜。在另一示例中，座位16可以配有一个或多个附加致动器(未示出)以提供座位在一个或多个附加自由度中的移动。例如取代将中间支撑结构18装配到底板20，中间支撑结构18可以被装配到平台(未示出)，该平台在竖直方向上由附加致动器上下移动以减少驾驶员在车辆在道路之上行进时感觉的竖直振动(或者这一竖直致动器可以被插置于结构18与座位16之间)。在通过引用而结合于此的美国专利8,095,268中示出这一类型的竖直主动悬浮系统的示例。可以与旋转座位系统(或者以下描述的平移座位系统)独立地操作竖直主动悬浮系统。l2距离(图1)将随着与竖直隔离机制关联的运动而变化。可以在基于来自传感器的输入的处理器计算中包括这一影响，该传感器检测在平台与底板20之间的距离。此外，竖直隔离系统可以用来抵偿人12的头部由于车辆10(例如相对于地面)和座位16相对于车辆10的旋转的组合旋转所指的任何潜在升高或者降低。

转向图3，致动器36的操作由处理器42控制。传感器44可以测量运动方面，该运动方面在这一示例中是车辆10的枢转速率。处理器42经由总线46以滚动速率数据的形式从传感器44接收输入。处理器42计算滚动速率数据的积分以确定瞬时滚动角度θ1(图1)。处理器然后将θ1与l2和l1一起代入以上在段落29中给定的等式中并且计算θ2。接着，处理器42使用查找表以确定期望致动器定位以便实现计算的θ2。注意处理器42经由总线48从致动器36接收定位数据。定位数据指示与座位绕轴线22的定位相关的致动器的定位。这样，向处理器通知致动器的当前定位(例如移位)。应当注意由处理器用来控制θ2的特定控制法则并不重要，并且可以在这里描述的实施例中使用各种控制法则、比如pi、pid或者其它已知控制法则等。

处理器42然后经由总线50向致动器36发布使致动器移向期望致动器定位的命令。通过连续地重复这些步骤，处理器42利用来自传感器44的输入以确定座位16绕轴线22的期望运动、然后操作致动器36以引起座位16绕该轴线的期望运动。这造成坐在座位16中的人的头部在基本上水平方向上的加速度明显减少(或者最小化)。优选地，处理器42控制座位16的运动以便减少虚拟枢转点33在车辆10旋转(例如绕图1b中的轴线24)时沿着参考竖直中心线17的移位。这一示例有利在于它(a)基本上对枢转(在车辆进行左或者右转时)和重力引起的横向加速度不敏感并且(b)需要最少运动传感器。这一布置假设有静止滚动中心高度(即l1未变化)。

如果希望在车辆正在移动时连续地实施计算l1，则可以例如在车辆10或者座位16上提供横向加速度计(未示出)。优选的是这一加速度计位于与轴线22基本上相同的高度(或者位置)。处理器42从横向加速度计和滚动速率传感器44接收输入、然后使用等式l1＝横向速率/滚动速率来计算l1，其中通过积分横向加速度信号来计算横向速率。应当注意优选地对在本申请中描述的任何横向加速度计的输出完成重力校正。这意味着考虑在车辆10和/或座位16旋转时耦合到横向加速度计中的重力分量。

在控制座位16绕图3中的轴线22的定位的备选方式中，使用角度θ3(图1)而不是θ2。一旦处理器如以上描述的那样确定瞬时滚动角度θ1，角度θ3由等式θ3＝θ1×(l1/l2)确定。接着，处理器42使用查找表以确定期望致动器定位以便实现计算的θ3。处理器42然后经由总线50向致动器36发布使致动器移向期望致动器定位以便实现计算的θ3角度的命令。通过连续地重复这些步骤，处理器42利用来自传感器44的输入以确定座位16绕轴线22的期望运动、然后操作致动器36以引起座位16绕该轴线的期望运动。这一控制方案可以如以上描述的那样用静止滚动中心高度l1或者随时间变化的l1来完成。

关于图4，公开座位系统的另一示例，其中已经去除图3的车辆滚动速率传感器44，并且已经提供关联速率传感器52以在它被装配在中间支撑结构18上时随着座位16旋转。传感器52检测座位16绕轴线22的滚动速率。也已经提供并且在车辆的底板20上装配横向加速度计54以检测车辆的横向加速度。

座位系统可以包括用于在某些条件之下将座位16锁定在它的归属定位中(图1a中所示)的机制(在图中未示出)。例如如果引擎正在运行、但是停止车辆而传动件处于停放或者中性，或者在关断车辆的点燃时，致动器36将旋转座位16到归属位置。备选地，座位系统可以包括也可以将座位16朝着它的归属定位旋转的定心弹簧(在图中未示出)。金属感然后被自动地插入(例如由螺线管或者弹簧)插入到支撑结构18中的孔中以将座位16锁定在它的归属定位中。然后关断向致动器36的电功率。

图5示出座位系统，该座位系统是图4的座位系统的修改。主要不同是图4的滚动速率传感器52和横向加速度计54已经被组合成单个传感器封装56(装配在座位中间支撑结构18上)。处理器42(在图5中未示出)以与图4中相同的方式使用来自传感器封装56的输入。也就是说，给定轴线22的横向加速度为其中是由加速度计54(装配到封装56中的座位)车辆的横向加速度，是通过微分滚动速率传感器52(装配到封装56中的座位)的输出而获得的座位16的旋转加速度，并且l3是在轴线22与封装56中的横向加速度计54之间的竖直距离(即使传感器54未与轴线22垂直地对准)。给定在坐在座位16中的虚幻人的头部的定位的计算的加速度为处理器42然后利用项以向致动器36(在图5中未示出)发布命令，该致动器操作以绕轴线22旋转座位16努力驱动项为零。完成这一点是因为试图明显地减少、最小化或者消除坐在座位16中的人的头部的横向加速度。用于本申请中的旋转座位示例的等式对于座位被旋转的相对小角度旋转是有效的。

在另一示例中，消除传感器封装56并且在座位16的头枕(未示出)中放置横向加速度计(未示出)。可以照常调整头枕到驾驶员的头部的高度。向处理器42发送横向加速度计的输出。处理器42使用来自横向加速度计的输出以用明显地减少、最小化或者消除驾驶员的头部在水平方向上的加速度(在这一情况下为横向)的方式操作致动器36。将需要对横向加速度计的输出完成重力校正，并且需要通过例如在车辆上的别处提供可以车辆来自车辆回转的离心力的另一加速度计来解决这些离心力。

参照图6，示出座位系统的另一示例，其中座位16可以绕两个不同轴线旋转。这一座位可以解决车辆10绕与车辆10的前轴线(图1a)基本上平行的倾斜轴线(未示出)向前和向后倾斜的问题。倾斜轴线可以例如位于前轴线的高度。中间座位支撑18已经绕竖直轴线被重新定向九十度并且被枢转地紧固到摇杆板58。这一布置允许座位16绕轴线22和与轴线22基本上垂直而与水平平面基本上平行的轴线62旋转。距离l4是轴线62位于车辆的倾斜轴线以上的高度。第二致动器64被枢转地紧固到底板20和座位16。以上关于图3描述的控制方案一般地用来控制图6中的座位的移动。也就是说，致动器36和64的操作由处理器42控制。传感器44测量车辆10绕与轴线22平行的轴线的滚动速率。传感器66测量车辆10绕与轴线62平行的轴线的倾斜速率。处理器42经由数据总线以滚动和倾斜速率数据的形式从传感器44和46接收输入。

处理器42计算来自传感器44的滚动速率数据的积分以确定瞬时滚动角度θ1(图1)。处理器42也计算来自传感器66的倾斜速率数据的积分以确定瞬时倾斜角度θ4。处理器然后将θ1与l2和l1一起代入以上在自然段29中给出的等式并且计算θ2。处理器也计算θ5＝θ4×(1+l4/l2)。使用距离l2因为轴线62和22位于相同高度。角度θ1和θ2分别对应于角度θ4和θ5，后两个角度与拖拉机的侧视图相关，其中拖拉机向前或者向后倾斜。

接着处理器42使用查找表以确定期望致动器定位以便实现计算θ2和θ5角度。致动器36和64将在它们被一致地移动时仅改变角度θ5。致动器36和64将在它们在相同速率被相反地移动时仅改变角度θ2。致动器36和64将在它们在相同或者相反方向上在不同速率被移动时改变角度θ2和角度θ5。注意处理器42通过相应的总线从致动器36和64接收定位数据。定位数据指示致动器的与座位绕轴线22和62的定位相关的定位。这样，向处理器通知致动器的当前定位(例如延伸)。

处理器42然后经由相应总线向致动器36和64中的每个致动器发布使得致动器移向期望致动器定位的命令信号。注意用于每个致动器的滚动和倾斜控制信号由处理器42组合、然后发送到相应致动器36和64。通过连续地重复这些步骤，处理器42利用来自传感器44和66的输入以确定座位16绕轴线22和62的期望运动、然后操作致动器36和64以引起座位16绕轴线的期望运动。这一示例有利在于它(a)基本上对枢转(在车辆进行左或者右转时)和重力引起的横向加速度以及加速和制动车辆10而引起的前/后加速度不敏感并且(b)需要最少运动传感器。注意轴线22和62基本上相互正交。这些轴线可以被定向成除了相互正交之外(即除了相互偏移90度之外)。

转向图7，提供座位系统的另一示例，其中座位16与轴线62基本上平行地平移而不是绕轴线22和62之一或者二者旋转。这一系统解决车辆10绕轴线24(图1b)滚动的问题。提供经由四个线性轴承72紧固到一对轨70的不同中间座位支撑结构68。座位16可以在轨70上沿着轴线62由连接到中间座位支撑结构68和车辆的底板20的致动器74移动。如以上那样，致动器74向处理器42报告当前定位状态并且通过一对数据总线从处理器接收移动命令。滚动速率传感器44向处理器42提供关于轴线24(图1b)的车辆滚动速率。处理器42计算滚动速率数据的积分以确定瞬时滚动角度θ1(图1)。应当注意即使座位16(和驾驶员的头部)的平移用来抵偿车辆(和驾驶员的头部)的旋转，但是驾驶员的头部将从车辆经历的多数是侧向的(很少是上下的)，因此这是对问题的可接受解决方案。

处理器然后将θ1代入等式δxhead＝(l1+l2)×θ1中，其中δxhead是坐在座位16中的人的头部为了抵消车辆绕轴线24的滚动而需要侧向移动的距离。例如在车辆已经逆时针旋转(例如绕图1b中的轴线24)角度θ1时，驾驶员的头部与轴线62平行向右平移距离δxhead。接着，处理器42使用查找表以确定致动器74的期望定位以便实现计算的δxhead。处理器42然后向致动器74发布使致动器74移向期望致动器定位的命令。通过连续地重复这些步骤，处理器42利用来自传感器44的输入以确定座位16沿着轴线62的期望运动、然后操作致动器74以引起座位16沿着该轴线的期望运动。这一示例有利在于它(a)基本上对枢转(在车辆进行左和右转时)和重力引起的横向加速度不敏感并且(b)需要最少运动传感器。这一布置假设有静止滚动中心高度(即l1未变化)。如果希望使用随时间变化的l1，则可以如以上描述的那样使用横向加速度计。旋转座位系统如图1-6中所示座位系统需要在座位的旋转轴线(例如绕轴线22)的高度在座位周围的更少间隙，从而座位在座位旋转时未碰撞车辆的另一部分(例如驾驶室11)。对于旋转座位，这一间隙要求随着在旋转轴线以上的距离而增加。这允许用更窄底板设计驾驶室11。平移座位系统、比如图7中所示座位系统需要在座位底板以上的所有高度的大致地相同间隙。

图8除了图7的平移座位系统已经替换图1b的旋转座位系统之外与图1b相似。这里可见δxhead是在座位中心线31与车辆中心线29之间的距离。如果座位的归属定位未居中于车辆中，则δxhead是在座位中心线31与座位的归属定位之间的距离。座位已经向右平移(如图8中查看的那样)距离δxhead，从而人12的头部基本上保持在竖直中心线17上。

图9示出除了在图9中与轴线22基本上平行向前和向后而不是横向移动座位16之外与图7上所示座位系统相似的系统。这一系统解决车辆10绕倾斜轴线(以上讨论)倾斜的问题。中间座位支撑结构68与图7中基本上相同。然而，提供一对轨73和四个线性轴承75而不是允许向前和向后移动座位16的轨70和轴承72。座位16可以在轨73上与轴线22基本上平行由连接到中间座位支撑结构68和车辆的底板20的致动器76移动。如以上那样，致动器76向处理器42报告它的当前定位状态并且通过一对数据总线从处理器接收移动命令。倾斜速率传感器66向处理器42提供绕倾斜轴线的车辆倾斜速率。处理器42计算倾斜速率数据的积分以确定瞬时倾斜角度θ4。

处理器然后将θ4代入等式δyhead＝(l4+l2)×θ4中，其中δyhead是座位16中的人的头部为了抵消车辆绕倾斜轴线的倾斜而需要向前或者向后移动的距离。接着，处理器42使用查找表以确定致动器76的期望定位以便实现计算的δyhead。处理器42然后向致动器76发布使致动器76移向期望致动器定位的命令。通过连续地重复这些步骤，处理器42利用来自传感器66的输入以确定座位16与轴线22基本上平行的期望运动、然后操作致动器76以引起座位16与该轴线基本上平行的期望运动。这一示例有利在于它(a)基本上对按压车辆10的气体踏板或者制动踏板而引起的加速度和加速度以及重力不敏感并且(b)需要最少运动传感器。这一布置假设有固定倾斜中心高度(即l4未变化)。如果希望使用随时间变化的l4，则可以如以上描述的那样使用前后加速度计。

在图10中，示出座位系统，其中可以既侧向又向前/向后移动座位16。中间座位支撑结构68如图7中那样经由四个线性轴承72被紧固到轨70。然而，轨70被紧固到在车辆10的底板20与中间支撑结构68之间插置的板78。板78被紧固到沿着轨73行进的四个线性轴承75。轨73如图9中那样被紧固到车辆10的底板20。有了这一布置，座位16可以在轨70上与轴线62基本上平行由连接到座位中间支撑结构68和板78的致动器74移动。此外，座位可以在轨73上与轴线22基本上平行由连接到板78和车辆的底板20的致动器76移动。如以上那样，致动器74和76向处理器42报告它们的当前定位状态并且通过一对无线数据总线80从处理器接收移动命令。

滚动速率传感器44向处理器42提供绕轴线24的车辆滚动速率。倾斜速率传感器66向处理器42提供绕倾斜轴线(图6)的车辆倾斜速率。处理器42计算滚动速率数据和倾斜速率数据的积分以确定瞬时滚动角度θ1和倾斜角度θ4。接着，处理器42计算(a)滚动速率数据的积分以确定瞬时滚动角度θ1和(b)倾斜速率数据的积分以确定瞬时倾斜角度θ4。然后，处理器将θ1代入等式δxhead＝(l1+l2)×θ1中，其中δxhead是坐在座位16中的人的头部为了抵消车辆绕轴线24的滚动而需要侧向移动的距离。处理器然后将θ4代入等式δxhead＝(l4+l2)×θ4中，其中δyhead是坐在座位16中的人的头部为了抵消车辆绕倾斜轴线的倾斜而需要向前或者向后移动的距离。处理器42使用查找表以确定(a)致动器74的期望定位以便实现计算的δxhead和(b)致动器76的期望定位以便实现计算的δyhead。处理器42然后向致动器74和76发布使致动器74和76移向期望致动器定位的命令。通过连续地重复这些步骤，处理器42利用来自传感器44和66的输入以确定座位16与轴线22和62基本上平行的期望运动、然后操作致动器74和76以引起座位16与这些轴线基本上平行的期望运动。这一示例有利在于它(a)基本上对在水平平面上的加速度和重力不敏感并且(b)需要最少运动传感器。这一布置假设有固定滚动和倾斜中心高度(即l1和l4未变化)。如果希望使用随时间变化的l1和/或l4，则可以如以上描述的那样使用横向和前后加速度计。

图11示出频率比对人对横向加速度的灵敏度的量值的绘图。可见人在1hz附近对横向加速度最敏感。人在0.1hz以下或者在30hz以上对横向加速度不很敏感。座位系统解决的车辆旋转带宽优选地在约0.2hz到约8hz之间并且更优选地在约0.1hz到约40hz之间。

已经描述多个实现方式。然而，将理解可以做出附加修改而未脱离这里描述的发明概念的精神实质和范围，因而其它实施例在所附权利要求的范围内。例如另一实施例可以包括既平移又旋转的座位。这可以通过修改图10中所示座位使得用于侧向移动座位的布置被用于绕与轴线22(例如如图2中所示)平行的轴线旋转座位的布置替换来实现。

在既平移又旋转的座位的另一版本中，修改图10中的座位系统以用图2的绕轴线22旋转座位16的部分替换系统的向前和向后移动座位的部分。如果座位向右平移(如图10中查看的那样)，则座位也将顺时针旋转。然而，由于座位的平移和旋转被组合在一起，所以如其中仅使用旋转(例如图2)或者平移(图7)的系统比较可以在更少程度上完成两个运动。

在以上描述的所有示例中，总是示出车辆滚动轴线24位于座位16绕其旋转的轴线22以下(或者座位在其上被平移的水平面以下)。也可以使用以上描述的布置，其中车辆滚动轴线位于座位旋转轴线或者平移水平面。这可以在有轨电车中出现，其中车辆从位于车辆以上的线缆被悬置。

在另一示例中，轴线22(见图1)可以是例如用四条联接或者圆形轨道制成的虚拟枢轴线。这一布置将提供在底板20的某个程度的横向平移、但是无需使用第二致动器。这一布置的益处是它减少坐在座位16中的人的躯干中的横向加速度。这一示例将消耗更多摇摆空间并且产生在人12与车辆10的踏板/方向盘之间的更多相对运动。

在又一示例中，驾驶室11相对于车辆的另一部分(例如框架或者挡泥板)移动以便保持虚拟枢转点33位置基本上沿着参考竖直中心线17。驾驶室11的这样的移动可以取代移动座位16(在这一情况下，座位16相对于驾驶室11被紧固位置并且驾驶室11相对于车辆10的另一部分移动)。在前言中情况下，驾驶室相对于车辆的另一部分被移动如以上描述的δxhead、δyhead、θ2和θ4中的一个或多个。在这后一种情况下，座位和驾驶室在相对于驾驶室为座位提供更多行进空间的相同方向上移动。通过引用而结合于此的美国专利5,044,455公开主动地移动卡车的驾驶室以在卡车在道路之上行进时解决卡车的倾斜。可以如在'455专利中描述的那样移动驾驶室11以解决车辆10在以上描述的控制方案之下的倾斜和/或滚动运动。

以上描述的示例可以包括处理器，该处理器有如本领域技术人员将清楚的计算机部件和由计算机实施的步骤。例如本领域技术人员应当理解可以在计算机可读介质、如例如软盘、硬盘、光盘、快闪rom、非易失性rom和ram上存储处理器的由计算机实施的步骤为计算机可执行指令。另外，本领域技术人员应当理解可以在多种处理器、如例如微处理器、数字信号处理器、门阵列、控制器、分立逻辑、asic或者其它可编程逻辑器件上或者可以由模拟电路装置或者由模拟和数字电路装置的组合执行计算机可执行指令。