车辆用头枕装置的制作方法

专利名称：车辆用头枕装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及汽车等车辆上设置的车辆用头枕装置。
技术背景以往，提出有如下的车辆用座椅，即，具备使头枕向车辆前方移动 的机构，以使当有来自车辆的后方的碰撞时，能够保护乘员的头部及颈部等。(例如，参照日本专利特开2000-211410号公报，日本专利特开 2003-54343号z〉报)从后方给车辆施加冲击时，虽然乘员的上半身被座椅靠背约束，但 未被约束的颈部要迟于上半身向后方移动。这时，有可能会给颈部带来 负担，在这种情况下，若头枕相对座椅靠背向车辆前方移动，则乘员的 头部被按压，其结果，减轻了向乘员的颈部施加的负担。然而，当使头枕向车辆前方移动时，优选使头枕停止在紧挨着乘员 的头部的前方位置，为了使其停止在这样的位置上，有必要设置检测头 枕与乘员的头部之间距离的传感器。而且，此种传感器，其精度越高， 越是能够使头枕的位置与乘员的头部良好地配合。发明内容因此，本发明目的在于提供能够高精度地检测出与乘员的头部之间 的距离的车辆用头枕装置。为了解决上述课题，本发明的车辆用头枕装置，具备头枕后部， 其被支撑于座椅靠背；头枕前部，其可在接近上述头枕后部的全闭位置 和离开同头枕后部的全开位置之间进退；驱动单元，其使上述头枕前部 移动；静电容量传感器，其设置于上述头枕前部，且随着与乘员头部之 间的距离的变动，静电容量发生变化；控制单元，当其控制上述驱动单 元，使上述头枕前部向上述全开位置方向移动时，基于上述静电容量传 感器的检测结果，对上述头枕前部和乘员头部的靠近进行判断并使上述头枕前部停止；上述控制单元，将规定时刻的上述静电容量传感器的静 电容量值设为可根据上述时刻变更的基准的静电容量值，并基于相对该 基准的静电容量值的绝对容量变化来判断为上述头枕前部和乘员头部 已靠近。根据这样的构成，当使头枕前部向全开位置方向移动时，基于绝对 容量变化来判断头枕前部和乘员头部已靠近，且该绝对容量变化是相对 设定成可根据规定的时刻变更的静电容量传感器的基准的静电容量值， 因此通过将规定的时刻设定为合适的时刻，能够高精度地检测出与乘员 的头部之间的距离。上述控制单元也可以，将上述头枕前部向上述全开位置方向的移动 开始时刻的上述静电容量传感器的静电容量值设为上述基准的静电容 量值，当上述静电容量传感器的静电容量值相对上述基准的静电容量值 的增加量为规定的阈值以上时，判断为上述头枕前部和乘员头部已靠 近。在本发明的车辆用头枕装置中，也可以，设置有检测车门开锁的开 锁检测单元，上述控制单元，将利用上述开锁检测单元检测出车门开锁 时的上述静电容量传感器的静电容量值设为上述基准的静电容量值，当 上述静电容量传感器的静电容量值相对上述基准的静电容量值的增加 量为规定的阈值以上时，判断为上述头枕前部和乘员头部已靠近。根据这样的构成，由于将利用开锁检测单元检测出车门开锁时、即 乘员头部相对头枕前部离开状态下的静电容量传感器的静电容量值设 为基准的静电容量值，因此无论头枕前部的突出动作开始时的乘员头部 的位置如何，都能够正确判定靠近乘员头部，例如，即使在头枕前部向 全开位置方向移动之前乘员头部已接触在头枕前部的情况下，也能够在 突出动作前判定靠近头部，能够防止不必要的动作。在本发明的车辆用头枕装置中，也可以，设置有检测车门开门的开 门检测单元，上述控制单元，将利用上述开门检测单元检测出车门开门 时的上述静电容量传感器的静电容量值设为上述基准的静电容量值，当 上述静电容量传感器的静电容量值相对上述基准的静电容量值的增加 量为规定的阚值以上时，判断为上述头枕前部和乘员头部已靠近。根据这样的构成，由于将利用开门检测单元检测出车门开门时、即 乘员头部相对头枕前部离开状态下的静电容量传感器的静电容量值设 为基准的静电容量值，因此无论头枕前部的突出动作开始时的乘员头部 的位置如何，都能够正确判定靠近乘员头部，例如，即使在头枕前部向 全开位置方向移动之前乘员头部已接触在头枕前部的情况下，也能够在 突出动作前判定靠近头部，能够防止不必要的动作。在本发明的车辆用头枕装置中，也可以，设置有检测车辆点火打开 的点火打开检测单元，上述控制单元，将利用上述点火打开检测单元检 测出点火打开时以后的上述静电容量传感器的静电容量值的最小值设 为上述基准的静电容量值，当上述静电容量传感器的静电容量值相对上 述基准的静电容量值的增加量为规定的阈值以上时，判断为上述头枕前 部和乘员头部已靠近。根据这样的构成，由于将利用点火打开检测单元检测出点火打开时 以后的静电容量传感器的静电容量值的最小值、即乘员头部相对头枕前 部离开最远时的静电容量传感器的静电容量值设为基准的静电容量值， 因此无论头枕前部的突出动作开始时的乘员头部的位置如何，都能够正 确判定靠近乘员头部，例如，即使在头枕前部向全开位置方向移动之前 乘员头部已接触在头枕前部的情况下，也能够在突出动作前判定靠近头 部，能够防止不必要的动作。在本发明的车辆用头枕装置中，也可以，设置有检测座椅上有无乘 员就座的乘员检测单元，上述控制单元，将利用上述乘员检测单元未检 测到乘员时的上述静电容量传感器的静电容量值设为上述基准的静电 容量值，当上述静电容量传感器的静电容量值相对上述基准的静电容量 值的增加量为规定的阈值以上时，判断为上述头枕前部和乘员头部已靠 近。根据这样的构成，由于将利用乘员检测单元未检测到乘员时的静电 容量传感器的静电容量值、即乘员头部相对头枕前部离开状态下的静电 容量传感器的静电容量值设为基准的静电容量值，因此无论头枕前部的 突出动作开始时的乘员头部的位置如何，都能够正确判定靠近乘员头 部，例如，即使在头枕前部向全开位置方向移动之前乘员头部已接触在 头枕前部的情况下，也能够在突出动作前判定靠近头部，能够防止不必要的动作。在本发明的车辆用头枕装置中，也可以，设置有检测乘员头部接触 在上述头枕前部的接触检测单元，上述控制单元，将利用上述接触检测 单元检测到乘员头部的接触时的上述静电容量传感器的静电容量值设 为上述基准的静电容量值，当上述静电容量传感器的静电容量值相对上 述基准的静电容量值的减少量为规定的阈值以内时，判断为上述头枕前部和乘员头部已靠近。根据这样的构成，由于将利用接触检测单元检测到乘员头部的接触 时的静电容量传感器的静电容量值、即实际上最大的静电容量值设为基 准的静电容量值，因此无论头枕前部的突出动作开始时的乘员头部的位 置如何，都能够正确判定靠近乘员头部，例如，即使在头枕前部向全开 位置方向移动之前乘员头部已接触在头枕前部的情况下，也能够在突出 动作前判定靠近头部，能够防止不必要的动作。本发明的其他的车辆用头枕装置，具备头枕后部，其被支撑于座 椅靠背；头枕前部，其可在接近上述头枕后部的全闭位置和离开同头枕 后部的全开位置之间进退；驱动单元，其使上述头枕前部移动；静电容 量传感器，其设置于上述头枕前部，且随着与乘员头部之间的距离的变 动，静电容量发生变化；控制单元，当其控制上述驱动单元，使上述头 枕前部向上述全开位置方向移动时，基于上述静电容量传感器的检测结 果，对上述头枕前部和乘员头部之间的靠近进行判断并使上述头枕前部 停止；上述控制单元也可以，基于上述静电容量传感器的静电容量值的 变化量来判断上述头枕前部和乘员头部已靠近。根据这样的构成，由于基于静电容量传感器的静电容量值的变化量 来判断头枕前部和乘员头部已靠近，因此能够排除温度及湿度等的误差 因素，即使没有乘员时的寄生容量发生变化，检测精度也不会变化，由 此能够更加高精度地检测出与乘员的头部之间的距离。上述控制单元也可以，当上述静电容量传感器的每单位时间的静电 容量值的变化量超过基于上述驱动单元的作动速度预先设定的阈值时， 判断为上述头枕前部和乘员头部已靠近。在本发明的车辆用头枕装置中，也可以，在上述驱动单元上设置检 测上述头枕前部的机械行程的机械行程检测单元，上述控制单元，当由 上述机械行程检测单元检测出的每一规定区间的上述静电容量传感器 的静电容量值的变化量超过预先设定的阈值时，判断为上述头枕前部和 乘员头部已靠近。
根据这样的构成，由于利用每一规定区间的静电容量传感器的静电 容量值的变化量，因此即使驱动单元的速度发生变化，检测精度也不会 变化，由此能够更加高精度地检测出与乘员的头部之间的距离。
上述控制单元也可以，当多个不同时刻的上述静电容量传感器的每 一单位时间的静电容量值的变化量的比超过预先设定的阈值时，判断为 上述头枕前部和乘员头部已靠近。
根据这样的构成，不会因乘员头部的大小及形状、还有体质等个人 差别而使检测精度发生变化，由此能够更加高精度地检测出与乘员的头 部之间的距离。
在本发明的车辆用头枕装置中，具备头枕后部，其被支撑于座椅 靠背；头枕前部，其可在接近上述头枕后部的全闭位置和离开同头枕后 部的全开位置之间进退；驱动单元，其使上述头枕前部移动；静电容量 传感器，其设置于上述头枕前部，且随着与乘员头部之间的距离的变动， 静电容量发生变化；控制单元，当其控制上述驱动单元，使上述头枕前 部向上述全开位置方向移动时，基于上述静电容量传感器的检测结果， 对上述头枕前部和乘员头部的靠近进行判断并使上述头枕前部停止；上 述控制单元，基于绝对容量变化、和上述静电容量传感器的静电容量值 的变化量，来判断上述头枕前部和乘员头部已靠近，且该绝对容量变化 是相对将规定时刻的上述静电容量传感器的静电容量值设为可根据上 述时刻变更的基准的静电容量值时的该基准的静电容量值的容量变化。
上述控制单元也可以，在基于上述绝对容量变化的靠近判断和基于 上述静电容量值的变化量的靠近判断中的任何一方比另一方早判断出 上述靠近时，判断为上述头枕前部和上述乘员头部已靠近。
也可以是，基于上述绝对容量变化的靠近判断由上述判断中的至少一个判断构成，基于上述静电容量值的变化量的靠近判断由上述判断中 的至少一个判断构成，当其中任何一个最早判断出上述靠近时，判断为 上述头枕前部和上述乘员头部已靠近。
上述控制单元也可以构成为，具备静电容量传感器电路，其求出 上述静电容量传感器的静电容量值；存储器，其存储上述基准的静电容 量值；中央处理装置，其基于相对存储在上述存储器中的基准的静电容 量值的绝对容量变化来判断上述头枕前部和乘员头部已靠近。
上述控制单元也可以构成为，具备静电容量传感器电路，其求出 上述静电容量传感器的静电容量值；存储器，其存储上述头枕前部和乘 员头部的靠近判断中所使用的规定的阈值；中央处理装置，其基于上述 存储器中存储的阈值和上述静电容量传感器的静电容量值的变化量来 判断上述头枕前部和乘员头部已靠近。
上述控制单元也可以构成为，具备静电容量传感器电路，其求出 上述静电容量传感器的静电容量值；存储器，其存储上述基准的静电容 量值、以及上述头枕前部和乘员头部的靠近判断中所使用的规定的阈 值；中央处理装置，其判断上述头枕前部和乘员头部的靠近；上述中央 处理装置利用如下的靠近判断来判断上述头枕前部和乘员头部已靠近， 即基于相对存储在上述存储器中的基准的静电容量值的绝对容量变化 的靠近判断、和基于上述阈值与上述静电容量值的变化量的靠近判断。
上述中央处理装置也可以，当基于上述绝对容量变化的靠近判断、 和基于上述阈值与上述静电容量值的变化量的靠近判断中的一方比另 一方更早判断出上述靠近时，判断为上述头枕前部和上述乘员头部已靠 近。
根据本发明，能够高精度地检测出与乘员的头部之间的距离。


图l是车辆用座椅的侧视图。
图2中(a)、 (b)是说明头枕前部的动作的侧视图。 图3是表示车辆用头枕装置的电气构成的框图。图4是用于说明车辆用头枕装置的控制内容的特性曲线图。
图5是表示车辆用头枕装置的电气构成的框图。
图6是表示车辆用头枕装置的电气构成的框图。
图7是表示车辆用头枕装置的电气构成的框图。
图8是表示车辆用头枕装置的电气构成的框图。
图9中(a) (b) (c)是用于说明车辆用头枕装置的控制内容的特 性曲线图。
图IO是表示车辆用头枕装置的电气构成的框图。
图11中(a) (b) (c)是用于说明车辆用头枕装置的控制内容的特 性曲线图。
图12中(a) ( b ) ( c)是用于说明车辆用头枕装置的控制内容的特 性曲线图。
符号说明如下
3…座椅靠背；IO...车辆用头枕装置；ll...头枕后部；12…头枕前部； 12A…全闭位置；12B…全开位置；13…电机(驱动单元)；14…静电容 量传感器；15…驱动机构(驱动单元)；20...ECU (控制单元)；27...点 火开关(点火打开检测单元)；28…门锁装置(开锁检测单元)；29...门 开闭传感器(开门检测单元)；30…接触式传感器(乘员检测单元)；31... 接触式传感器(接触检测单元)；32...霍尔IC (机械行程检测单元)。
具体实施例方式
以下，参照图1~图4对本发明的第一实施方式进行说明。
图l表示适用了本发明涉及的车辆用头枕装置的车辆用座椅l的侧 视图。该车辆用座椅l配置在车辆的助手席侧。如图l所示，车辆用座 椅l具备座席座部2、可倾斜移动地支撑在座席座部2上的座椅靠背 3、以及车辆用头枕装置IO。车辆用头枕装置10具备头枕后部ll、头枕前部12、作为使头枕 前部12相对头枕后部11移动的驱动单元的电机13、设置于头枕前部 12的静电容量传感器14、以及作为基于静电容量传感器14的检测结果 等来控制电机13的驱动的控制单元的ECU ( Electronic Control Unit: 电子控制单元)20。
头枕后部11被设置在座椅靠背3的上端部的头枕支杆5支撑。
将头枕前部12设成，可在如图1中实线所示那样靠近头枕后部11 的全闭位置12A和如同图中双点划线所示那样离开头枕后部11的全开 位置12B之间进退。在车辆正常驾驶时，头枕前部12配置于全闭位置 12A。
在头枕后部11和头枕前部12之间设置有作为驱动单元的驱动机构 15，且构成为，该驱动机构15被电机13驱动而进行伸缩动作，由此， 使头枕前部12相对头枕后部11进退移动。
静电容量传感器14设置于头枕前部12，为公知构成的静电容量型 传感器14，随着与被检测物即乘员头部之间的如图2中(a)所示的距 离L的变动其静电容量发生变化。对于静电容量传感器14而言，基本 上是越靠近乘员的头部，所检测出的静电容量值越大。
ECU20以如下方式对电机13进行控制，即若预测有来自车辆后 方的碰撞，则使头枕前部12从全闭位置12A向全开位置12B方向移动， 之后，若回避了来自车辆后方的碰撞，则使头枕前部12返回到原来的 全闭位置12A。
另外，ECU20，当使头枕前部12向全开位置方向移动时，基于静 电容量传感器14的检测结果判断头枕前部12与乘员头部的靠近，具体 而言，基于相对静电容量传感器14的基准的静电容量值的绝对容量变 化，对静电容量传感器14即头枕前部12已靠近乘员的头部的情况进行 检测。
更具体而言，ECU20，当使头枕前部12向全开位置方向移动时， 将头枕前部12向全开位置方向移动开始时刻的静电容量传感器14的静 电容量值设为基准的静电容量值，当静电容量传感器14的静电容量值相对该基准的静电容量值的增加量为规定的阈值以上时，判断为头枕前
部12与乘员的头部已靠近。
而且，ECU20,若使头枕前部12向全开位置方向移动，且判断为 头枕前部12已靠近乘员的头部，则如图2中(b)所示那样在已向头部 靠近的停止位置12H处使头枕前部12的移动停止。另外，ECU20当使 头枕前部12向全开位置方向移动，且未检测出头枕前部12与乘员的头 部靠近时，使头枕前部12移动到图1所示的全开位置12B停止。
接着，对上述的车辆用头枕装置10的电气构成进行说明。
如图3所示，车辆用头枕装置10具备ECU20、与该ECU20连接 的电机13、静电容量传感器14、电源装置16及碰撞判断部17等。
另外，ECU20具备CPU ( Central Processing Unit:中央处理装 置)21、与该CPU21连接的电源电路22、车辆信息输入电路23、电机 驱动电路24、电容量传感器电路25、以及存储器26等。
CPU21构成为，经由点火开关(IGSW) 27与电源装置16连接， 通过该点火开关27的打开操作，经由电源电路22从电源装置16供电。
另外，CPU21,经由车辆信息输入电路23从碰撞判断部17输入后 方靠近信息等车辆信息。碰撞判断部17与在车辆后部的保险杠上设置 的雷达(未图示)连接，输入来自雷达的信号并综合判断与后续车辆之 间的相对速度、距离和车辆的速度，判断后续车辆是否碰撞到本车辆， 或后续车辆是否有可能碰撞到本车辆。
而且，将该判断结果输入车辆信息输入电路23。另外，CPU21经 由电机驱动电路24与电机13连接，并控制电机驱动电路24来驱动电 机13。并且，静电容量传感器电路25求解静电容量传感器14的静电容 量值。
而且，CPU21，当预测有来自车辆后方的碰撞并使头枕前部12向 全开位置方向移动时，将头枕前部12向全开位置方向的移动开始时刻 的静电容量传感器14的静电容量值设为基准的静电容量值并存储在存 储器26中，当静电容量传感器14的静电容量值相对该基准的静电容量值的增加量为规定的阈值TH以上时，判断为头枕前部12与乘员的头 部已靠近，并使头枕前部12停止。
也就是说，若将乘员的头部与静电容量传感器14之间的距离取为 横轴，将静电容量传感器14的静电容量取为纵轴，则如图4所示，相 对头枕前部12向全开位置方向移动开始时刻的静电容量传感器14的静 电容量值亦即基准的静电容量值C0，若乘员的头部与静电容量传感器 14之间的距离接近，则静电容量值Cn慢慢变大，而且为乘员的头部与 静电容量传感器14之间的距离越接近则斜度越陡地增大的曲线状的特 性，因此，在头枕前部12的突出动作中的静电容量值Cn相对存储器 26中所存储的基准的静电容量值CO增加到预先设定的阈值TH(例如， lpF)以上时，判断为靠近头部。
根据以上所述的第一实施方式，当使头枕前部12向全开位置方向 移动时，将该移动开始时刻的静电容量传感器14的静电容量值设为基 准的静电容量值C0，当与之相对的静电容量传感器14的静电容量值 Cn的增加量为规定阈值TH以上时，判断为头枕前部12与乘员的头部 已靠近，因此，能够高精度地检测出与乘员的头部之间的距离。
接着，以下主要参照图5以与第一实施方式不同的部分为中心对本 发明的第二实施方式进行"^兑明。
图5是表示第二实施方式的车辆用头枕装置10的电气构成的框图。 第二实施方式中，除了上述的第一实施方式的车辆用头枕装置10的构 成之外，对于ECU20,还连接有作为检测车门开锁的开锁检测单元的 门锁装置28。
第二实施方式中，虽然与第一实施方式一样，ECU20是基于相对静 电容量传感器14的基准的静电容量值CO的绝对容量变化来判断头枕前 部12与乘员的头部已靠近的，但其基准的静电容量值CO的设定方法与 上述第一实施方式不同。
具体而言，第二实施方式中，ECU20的CPU21将利用门锁装置28 检测出车门开锁时的静电容量传感器14的静电容量值设为基准的静电 容量值CO并存储在存储器26中，当预测有来自车辆后方的碰撞并使头枕前部12向全开位置方向移动时，当相对该基准的静电容量值CO的静 电容量传感器14的静电容量值Cn的增加量为规定阈值TH(例如lpF ) 以上时，判断为头枕前部12与乘员的头部已靠近，并使头枕前部12停 止。
根据这样的第二实施方式，将利用门锁装置28检测出车门开锁时 的静电容量传感器14的静电容量值设为基准的静电容量值CO并存储在 存储器26中，当使头枕前部12向全开位置方向移动时，当静电容量传 感器14的静电容量值Cn相对该基准的静电容量值CO的增加量为规定 阈值TH以上时，判断为头枕前部12与乘员的头部已靠近，因此，能 够高精度地检测出与乘员的头部之间的距离。
而且，由于将利用门锁装置28检测出车门开锁时、即在乘员的头 部相对头枕前部12离开的状态下的静电容量传感器14的静电容量值设 为基准的静电容量值CO，因此，不论头枕前部12的突出动作开始时的 乘员的头部的位置如何，都能够正确地判定靠近乘员头部，例如，即使 在头枕前部12向全开位置方向移动之前乘员的头部已与头枕前部12接 触的情况下，仍能够在突出动作前判定靠近头部，能够防止不必要的动 作。
接着，以下主要参照图6以与第一实施方式不同的部分为中心对本 发明的第三实施方式进行说明。
图6是表示第三实施方式的车辆用头枕装置10的电气构成的框图。 在第三实施方式中，除了上述第一实施方式的车辆用头枕装置10的构 成之外，对于ECU20，还连接有作为检测车门开门的开门检测单元的 门开闭传感器29。
在第三实施方式中，虽然与第一实施方式一样，ECU20是基于相对 静电容量传感器14的基准的静电容量值C0的绝对容量变化来判断头枕 前部12与乘员的头部已靠近的，但其基准的静电容量值CO的设定方法 与上述第一实施方式不同。
具体而言，第三实施方式中，ECU20的CPU21将利用门开闭传感 器29检测出车门开门时的静电容量传感器14的静电容量值设为基准的静电容量值CO并存储在存储器26中，当预测有来自车辆后方的碰撞并 使头枕前部12向全开位置方向移动时，当静电容量传感器14的静电容 量值Cn相对该基准的静电容量值CO的增加量为规定阈值TH (例如 lpF)以上时，判断为头枕前部12与乘员的头部已靠近，并使头枕前部 12停止。
根据这样的第三实施方式，将利用门开闭传感器29检测出车门开 门时的静电容量传感器14的静电容量值设为基准的静电容量值CO并存 储在存储器26中，当使头枕前部12向全开位置方向移动时，当静电容 量传感器14的静电容量值Cn相对该基准的静电容量值CO的增加量为 规定阈值TH以上时，判断为头枕前部12与乘员的头部已靠近，因此， 能够高精度地检测出与乘员的头部之间的距离。
而且，由于将利用门开闭传感器29检测出车门开门时、即在乘员 的头部相对头枕前部12离开的状态下的静电容量传感器14的静电容量 值设为基准的静电容量值CO，因此，不论头枕前部12的突出动作开始 时的乘员的头部的位置如何，都能够正确地判定靠近乘员头部，例如， 即使在头枕前部12向全开位置方向移动之前乘员的头部已与头枕前部 12接触的情况下，仍能够在突出动作前判定靠近头部，能够防止不必要 的动作。
接着，以下主要参照图3以与第一实施方式不同的部分为中心对本 发明的第四实施方式进行说明。
在第四实施方式中，虽然与第一实施方式一样，ECU20是基于相对 静电容量传感器14的基准的静电容量值CO的绝对容量变化来判断头枕 前部12与乘员的头部已靠近的，但其基准的静电容量值CO的设定方法 与上述第一实施方式不同。
具体而言，第四实施方式中，ECU20的CPU21将利用作为点火打 开检测单元的点火开关27检测出点火打开时以后的静电容量传感器的 静电容量值的最小值设为基准的静电容量值CO并更新存储在存储器26 中，当预测有来自车辆后方的碰撞并使头枕前部12向全开位置方向移 动时，当静电容量传感器14的静电容量值Cn相对移动开始时刻存储在 存储器26中的基准的静电容量值CO的增加量为规定阈值TH (例如lpF)以上时，判断为头枕前部12与乘员的头部已靠近，并使头枕前部 12停止。
根据这样的第四实施方式，将利用点火开关27检测出点火打开时 以后的静电容量传感器14的静电容量值的最小值设为基准的静电容量 值CO并更新存储在存储器26中，当使头枕前部12向全开位置方向移 动时，当静电容量传感器14的静电容量值Cn相对移动开始时刻所存储 的基准的静电容量值CO的增加量为规定阈值TH以上时，判断为头枕 前部12与乘员的头部已靠近，因此，能够高精度地检测出与乘员的头 部之间的多巨离。
而且，由于将利用点火开关27检测出点火打开时以后的静电容量 传感器14的静电容量值的最小值、即在乘员头部最远离头枕前部12时 的静电容量传感器14的静电容量值设为基准的静电容量值，因此，不 论头枕前部14的突出动作开始时的乘员的头部的位置如何，都能够正 确地判定靠近乘员头部，例如，即使在头枕前部12向全开位置方向移 动之前乘员的头部已与头枕前部12接触的情况下，仍能够在突出动作 前判定靠近头部，能够防止不必要的动作。
接着，以下主要参照图7以与第一实施方式不同的部分为中心对本 发明的第五实施方式进行"^兌明。
图7是表示第五实施方式的车辆用头枕装置10的电气构成的框图。 在第五实施方式中，除了与上述第一实施方式的车辆用头枕装置10的 构成之外，对于ECU20，还连接有作为检测座椅上有无乘员就座的乘 员检测单元的就座传感器30。
在第五实施方式中，虽然与第一实施方式一样，ECU20是基于相对 静电容量传感器14的基准的静电容量值C0的绝对容量变化来判断头枕 前部12与乘员的头部已靠近的，但其基准的静电容量值CO的设定方法 与上述第一实施方式不同。
具体而言，第五实施方式中，ECU20的CPU21将利用就座传感器 30未检测到乘员时的静电容量传感器14的静电容量值设为基准的静电 容量值CO并存储在存储器26中，当预测有来自车辆后方的碰撞并使头枕前部12向全开位置方向移动时，当静电容量传感器14的静电容量值 Cn相对该基准的静电容量值CO的增加量为规定阈值TH (例如lpF ) 以上时，判断为头枕前部12与乘员的头部已靠近，并使头枕前部12停 止。
根据这样的第五实施方式，将利用就座传感器30未检测到乘员时 的静电容量传感器14的静电容量值设为基准的静电容量值CO并存储在 存储器26中，当使头枕前部12向全开位置方向移动时，当静电容量传 感器14的静电容量值Cn相对该基准的静电容量值CO的增加量为规定 阈值TH以上时，判断为头枕前部12与乘员的头部已靠近，因此，能 够高精度地检测出与乘员的头部之间的距离。
而且，由于将利用就座传感器30未检测到乘员时、即在乘员的头 部离开头枕前部12状态下的静电容量传感器14的静电容量值设为基准 的静电容量值CO，因此，不论头枕前部12的突出动作开始时的乘员的 头部的位置如何，都能够正确地判定靠近乘员头部，例如，即使在头枕 前部12向全开位置方向移动之前乘员的头部已与头枕前部12接触的情 况下，仍能够在突出动作前判定靠近头部，能够防止不必要的动作。
接着，以下主要参照图8以与第一实施方式不同的部分为中心对本 发明的第六实施方式进行"i兌明。
图8是表示第六实施方式的车辆用头枕装置10的电气构成的框图。 在第六实施方式中，除了上述的第一实施方式的车辆用头枕装置10的 构成之外，对于ECU20,还连接有设置于头枕前部12的、作为检测与 乘员头部的接触的接触检测单元的接触式传感器31。
在第六实施方式中，虽然与第一实施方式一样，ECU20是基于相对 静电容量传感器14的基准的静电容量值的绝对容量变化来判断头枕前 部12与乘员的头部已靠近的，但其基准的静电容量值的设定方法及头 部靠近的判断方法与上述第一实施方式不同。
具体而言，第六实施方式中，ECU20的CPU21将利用接触式传感 器31检测到乘员头部的接触时的静电容量传感器14的静电容量值设为 基准的静电容量值并存储在存储器26中，当预测有来自车辆后方的碰撞并使头枕前部12向全开位置方向移动时，当静电容量传感器14的静 电容量值相对该基准的静电容量值的减少量为规定阈值(例如0.4pF) 以内时，也就是相对基准的静电容量值，静电容量传感器14的静电容 量值接近规定阈值以内时，判断为头枕前部12与乘员头部已靠近，并 使头枕前部12停止。
根据这样的第六实施方式，将利用接触式传感器31检测到乘员头 部的接触时的静电容量传感器14的静电容量值、也就是实际上最大的 静电容量值设为基准的静电容量值并存储在存储器26中，当使头枕前 部12向全开位置方向移动时，当静电容量传感器14的静电容量值相对 该基准的静电容量值的减少量为规定阈值以内时，判断为头枕前部12 与乘员的头部已靠近，因此，能够高精度地检测出与乘员的头部之间的 距离。
而且，由于将利用接触式传感器31检测到乘员头部的接触时的静 电容量传感器14的静电容量值、也就是实际上最大的静电容量值设为 基准的静电容量值，因此，不论头枕前部12的突出动作开始时的乘员 的头部的位置如何，都能够正确地判定靠近乘员头部，例如，即使在头 枕前部12向全开位置方向移动之前乘员的头部已与头枕前部12接触的 情况下，仍能够在突出动作前判定靠近头部，能够防止不必要的动作。
接着，以下主要参照图9以与第一实施方式不同的部分为中心对本 发明的第七实施方式进行说明。
在第七实施方式中，与第一 第六实施方式不同，ECU20是基于静 电容量传感器14的静电容量值的变化量来判断头枕前部12与乘员的头 部已靠近的。
具体而言，在第七实施方式中，ECU20的CPU21在预测有来自车 辆后方的碰撞并使头枕前部12向全开位置方向移动时，当静电容量传 感器14的每单位时间At (例如50ms )的静电容量值的变化量AC超过 基于电机13及驱动机构15的作动速度预先设定并存储在存储器26中 的阈值TH(例如，A0.2pF)时，判断为头枕前部12与乘员头部已靠 近。根据这样的第七实施方式，由于当静电容量传感器14的每单位时 间At的静电容量值的变化量AC超过基于电机13及驱动机构15的作 动速度预先设定的阈值TH时，判断为头枕前部12和乘员头部已靠近， 因此能够排除温度及湿度等的误差因素，即使没有乘员时的寄生容量发 生变化，检测精度也不会变化，由此能够更加高精度地检测出与乘员的 头部之间的距离。
也就是，若将乘员的头部与静电容量传感器14之间的距离取为横 轴，将静电容量传感器14的静电容量取为纵轴，则如图9中(a)的实 线所示，若由于头枕前部12向全开位置方向的移动，乘员的头部与静 电容量传感器14之间的距离接近，则静电容量值慢慢变大，且为乘员 的头部与静电容量传感器14之间的距离越接近则斜度越陡地增大的曲 线状的特性，但由于温度及湿度等误差因素，如图9中(a)的虚线所 示，几乎保持上述曲线的形状不变，在纵轴方向变动。
然而，如图9中(b)所示，着眼于静电容量传感器14的每单位时 间At的静电容量值的变化量AC,如图9中(c)所示，如果取时间为 横轴，取静电容量值的变化量AC为纵轴，则能够排除温度及湿度等的 误差因素。
接着，以下主要参照图IO及图11以与第七实施方式不同的部分为 中心对本发明的第八实施方式进行说明。
图10是表示第八实施方式的车辆用头枕装置10的电气构成的框 图。在第八实施方式中，除了上述的第一实施方式的车辆用头枕装置10 的构成之外，在ECU20中，设置于电机13或驱动机构15、且作为检 测头枕前部12的机械行程的机械行程检测单元的霍尔IC32与霍尔IC 输入电路33连接。
在第八实施方式中，虽然与第七实施方式相同，ECU20是基于静电 容量传感器14的静电容量值的变化量判断头枕前部12和乘员的头部已 靠近的，但其判断方法不同。
具体而言，在第八实施方式中，ECU20的CPU21在预测有来自车 辆后方的碰撞并使头枕前部12向全开位置方向移动时，当由霍尔IC32所检测的每一规定区间AL (例如，行程4mm)的静电容量传感器14 的静电容量值的变化量AC超过预先设定的阈值TH (例如，A0.2pF) 时，判断为头枕前部12与乘员的头部已靠近并使头枕前部12停止。
根据这样的第八实施方式，由于当由霍尔IC32所检测的每一规定 区间AL的静电容量传感器14的静电容量值的变化量AC超过预先设 定的阈值TH时，判断为头枕前部12和乘员的头部已靠近，因此能够 排除温度及湿度等的误差因素，即使没有乘员时的寄生容量发生变化检 测精度也不会变化，由此能够更加高精度地检测出与乘员的头部之间的 距离。
另外，由于利用电机13或驱动机构15的每一规定区间AL的静电 容量传感器14的静电容量值的变化量AC，因此，即使电机13及驱动 机构15的速度变化，检测精度也不会变化，由此能够更加高精度地检 测出与乘员的头部之间的距离。
也就是，若将乘员的头部与静电容量传感器14之间的距离取为横 轴，将静电容量传感器14的静电容量取为纵轴，则如图11中(a)的 实线所示，若由于头枕前部12向全开位置方向的移动，乘员的头部与 静电容量传感器14之间的距离接近，则静电容量值慢慢变大，而且为 乘员的头部与静电容量传感器14之间的距离越接近则斜度越陡地增大 的曲线状的特性，但由于温度及湿度等误差因素，如图11中(a)的虚 线所示，几乎保持上述曲线的形状不变，在纵轴方向变动。
并，和笫七实施方式相同，若取时间为横轴，取静电容量值的变 化量AC为纵轴，则能够得到排除了温度及湿度等的误差因素的特性曲 线，然而，若考虑驱动机构的速度变化之类的因素，则如图ll中(b) 的虚线所示，特性会发生变动。
然而，若着眼于驱动机构的每一规定区间AL的静电容量传感器14 的静电容量值的变化量AC,如图11中(c)所示，取乘员的头部与静 电容量传感器14的距离为横轴，取静电容量值的变化量AC为纵轴， 则能够排除电机13及驱动机构15的速度变化之类的误差因素。
接着，以下主要参照图12以与第一实施方式不同的部分为中心对本发明的第七实施方式进行说明。
在第九实施方式中，虽然与第七实施方式相同，ECU20是基于静 电容量传感器14的静电容量值的变化量判断头枕前部12和乘员的头部 已靠近的，但其判断方法不同。
具体而言，在第九实施方式中，ECU20的CPU21在预测有来自 车辆后方的碰撞并使头枕前部12向全开位置方向移动时，当多个不同 时刻的每单位时间的静电容量值的变化量的比，具体而言，静电容量传 感器14在规定时刻的每单位时间At (例如20ms )的静电容量值的变化 量ACn，和在与其相比的规定时间(例如50ms)之前的时刻的每At (例如20ms )的静电容量值的变化量ACn-l的比(ACn/ACn-l )，超 过预先设定并存储在存储器26中的阈值TH (例如2)时，判断为头枕 前部12与乘员头部已靠近。
根据这样的第九实施方式，求出多个不同时刻的静电容量传感器 14的每单位时间At的静电容量值的变化量的比(ACn/ACn-l )，当该 比(ACn/ACn-l)超过预先设定的阈值TH时，判断为头枕前部12和 乘员头部已靠近，因此，不会因乘员头部的大小及形状、还有体质等个 人差别而使检测精度发生变化，由此能够更加高精度地检测出与乘员的 头部之间的距离。
也就是，若将乘员的头部与静电容量传感器14之间的距离取为横 轴，将静电容量传感器14的静电容量取为纵轴，如图12中(a)的实 线所示，若由于头枕前部12向全开位置方向的移动，乘员的头部与静 电容量传感器14之间的距离接近，则静电容量值慢慢变大，且为乘员 的头部与静电容量传感器14之间的距离越接近则斜度越陡地增大的曲 线状的特性，但由于乘员的头部的大小及形状、还有体质等个人差别， 如图12中(a)的虚线所示，几乎保持上述曲线的形状不变，在纵轴方 向变动。
然而，如图12中(b)所示，着眼于规定时刻的静电容量传感器 14的每单位时间At的静电容量值的变化量ACn，和在与其相比的规定 时间前的静电容量传感器14的每单位时间At的静电容量值的变化量 △Cn-1,如图12中(c)所示，若取时间为横轴，取这些的比(△Cn/ACn-1)为纵轴，则能够排除乘员的头部的大小及形状，还有 体质等的个人差别。
对于此，若将介电常数设为s，将电极面积设为S,将电极间的距 离设为d，则静电容量C为C=sxS/d，其中sxS是因乘员的头部的大小 及形状还有体质等个人差别引起的，成为容量波动的原因，另外，C和 1/d成比例关系。而且，若将头部与静电容量传感器14的距离设为X (mm)，将静电容量设为Y (pF)，将依赖于被检测物的变化系数设为 a，将依赖于初始容量的变化系数设为b,将作动速度设为v，将时间设 为t ( ms )，则CS/d还能够改写成Y=a/X+b。
其结果，ACn/ACn-l如以下所示，可知系数a、 b的影响消失了 。
算式1
—~<{(1/Xm)-(1/Xm—0}
此外，也可以将上述的第一 第九实施方式适当组合。这时，例如， 可以，在所组合的靠近判断中的任何一个最早地判断出头部与静电容量
传感器14已靠近时，判断为头部与静电容量传感器14已靠近。 产业上的可利用性
根据本发明的车辆用座椅，能够高精度地检测出与乘员的头部之 间的距离。因此，本发明能够广泛适用于有此要求的车辆用座椅中。
权利要求
1.一种车辆用头枕装置，其特征在于，具备头枕后部，其被支撑于座椅靠背；头枕前部，其可在接近上述头枕后部的全闭位置和离开同头枕后部的全开位置之间进退；驱动单元，其使上述头枕前部移动；静电容量传感器，其设置于上述头枕前部，且随着与乘员头部之间的距离的变动，静电容量发生变化；控制单元，当其控制上述驱动单元，使上述头枕前部向上述全开位置方向移动时，基于上述静电容量传感器的检测结果，对上述头枕前部和乘员头部的靠近进行判断并使上述头枕前部停止；上述控制单元，将规定时刻的上述静电容量传感器的静电容量值设为可根据上述时刻变更的基准的静电容量值，并基于相对该基准的静电容量值的绝对容量变化来判断上述头枕前部和乘员头部已靠近。
2. 根据权利要求l所述的车辆用头枕装置，其特征在于， 上述控制单元，将上述头枕前部向上述全开位置方向的移动开始时刻的上述静电容量传感器的静电容量值设为上述基准的静电容量值，当 上述静电容量传感器的静电容量值相对上述基准的静电容量值的增加 量为规定的阈值以上时，判断为上述头枕前部和乘员头部已靠近。
3. 根据权利要求l所述的车辆用头枕装置，其特征在于， 设置有检测车门开锁的开锁检测单元，上述控制单元将利用上述开锁检测单元检测出车门开锁时的上述 静电容量传感器的静电容量值设为上述基准的静电容量值，当上述静电 容量传感器的静电容量值相对上述基准的静电容量值的增加量为规定 的阈值以上时，判断为上述头枕前部和乘员头部已靠近。
4. 根据权利要求l所述的车辆用头枕装置，其特征在于， 设置有检测车门开门的开门检测单元，上述控制单元，将利用上述开门检测单元检测出车门开门时的上述 静电容量传感器的静电容量值设为上述基准的静电容量值，当上述静电 容量传感器的静电容量值相对上述基准的静电容量值的增加量为规定 的阈值以上时，判断为上述头枕前部和乘员头部已靠近。
5. 根据权利要求l所述的车辆用头枕装置，其特征在于， 设置有检测车辆点火打开的点火打开检测单元，上述控制单元，将利用上述点火打开检测单元检测出点火打开时以 后的上述静电容量传感器的静电容量值的最小值设为上述基准的静电 容量值，当上述静电容量传感器的静电容量值相对上述基准的静电容量 值的增加量为规定的阈值以上时，判断为上述头枕前部和乘员头部已靠 近。
6. 根据权利要求l所述的车辆用头枕装置，其特征在于， 设置有检测座椅上有无乘员就座的乘员检测单元， 上述控制单元将利用上述乘员检测单元未检测到乘员时的上述静电容量传感器的静电容量值设为上述基准的静电容量值，当上述静电容 量传感器的静电容量值相对上述基准的静电容量值的增加量为规定的 阈值以上时，判断为上述头枕前部和乘员头部已靠近。
7. 根据权利要求l所述的车辆用头枕装置，其特征在于， 设置有检测乘员头部接触在上述头枕前部的接触检测单元， 上述控制单元，将利用上述接触检测单元检测到乘员头部的接触时的上述静电容量传感器的静电容量值设为上述基准的静电容量值，当上 述静电容量传感器的静电容量值相对上述基准的静电容量值的减少量 为规定的阈值以内时，判断为上述头枕前部和乘员头部已靠近。
8. —种车辆用头枕装置，其特征在于， 具备头枕后部，其被支撑于座椅靠背；头枕前部，其可在靠近上述头枕后部的全闭位置和离开同头枕后部 的全开位置之间进退；驱动单元，其使上述头枕前部移动；静电容量传感器，其设置于上述头枕前部，且随着与乘员头部之间 的距离的变动，静电容量发生变化；控制单元，当其控制上述驱动单元，使上述头枕前部向上述全开位 置方向移动时，基于上述静电容量传感器的检测结果，对上述头枕前部 和乘员头部的靠近进行判断并使上述头枕前部停止；上述控制单元，基于上述静电容量传感器的静电容量值的变化量来 判断上述头枕前部和乘员头部已靠近。
9. 根据权利要求8所述的车辆用头枕装置，其特征在于， 上述控制单元，当上述静电容量传感器的每单位时间的静电容量值的变化量超过基于上述驱动单元的作动速度而预先设定的阈值时，判断 为上述头枕前部和乘员头部已靠近。
10. 根据权利要求8所述的车辆用头枕装置，其特征在于， 在上述驱动单元上设置检测上述头枕前部的机械行程的机械行程检测单元，上述控制单元，当由上述机械行程检测单元检测出的每一规定区间 的上述静电容量传感器的静电容量值的变化量超过预先设定的阈值时， 判断为上述头枕前部和乘员头部已靠近。
11. 根据权利要求8所述的车辆用头枕装置，其特征在于， 上述控制单元，当多个不同时刻的上述静电容量传感器的每一单位时间的静电容量值的变化量的比超过预先设定的阈值时，判断为上述头 枕前部和乘员头部已靠近。
12. —种车辆用头枕装置，其特征在于， 具备头枕后部，其被支撑于座椅靠背；头枕前部，其可在靠近上述头枕后部的全闭位置和离开同头枕后部 的全开位置之间进退；驱动单元，其使上述头枕前部移动；静电容量传感器，其设置于上述头枕前部，且随着与乘员头部之间 的距离的变动，静电容量发生变化；控制单元，当其控制上述驱动单元，使上述头枕前部向上述全开位 置方向移动时，基于上述静电容量传感器的检测结果，对上述头枕前部 和乘员头部的靠近进行判断并使上述头枕前部停止；上述控制单元，基于绝对容量变化、和上述静电容量传感器的静电 容量值的变化量，来判断上述头枕前部和乘员头部已靠近，且该绝对容 量变化是相对将规定时刻的上述静电容量传感器的静电容量值设为可 根据上述时刻变更的基准的静电容量值时的该基准的静电容量值的容 量变化。
13. 根据权利要求12所述的车辆用头枕装置，其特征在于， 上述控制单元，在基于上述绝对容量变化的靠近判断和基于上述静电容量值的变化量的靠近判断中的任何一方比另 一方早判断出上述靠 近时，判断为上述头枕前部和上述乘员头部已靠近。
14. 根据权利要求13所述的车辆用头枕装置，其特征在于， 基于上述绝对容量变化的靠近判断由权利要求2到7中的任何一项所述的判断中的至少一个判断构成，基于上述静电容量值的变化量的靠近判断由权利要求9到11中的任何一项所述的判断中的至少 一个判断构成，当其中任何一个最早判断出上述靠近时，判断为上述头枕前部和上述乘员头部已靠近。
15. 根据权利要求l所述的车辆用头枕装置，其特征在于， 上述控制单元具备静电容量传感器电路，其求出上述静电容量传感器的静电容量值； 存储器，其存储上述基准的静电容量值；中央处理装置，其基于相对存储在上述存储器中的基准的静电容量 值的绝对容量变化来判断上述头枕前部和乘员头部已靠近。
16. 根据权利要求8所述的车辆用头枕装置，其特征在于， 上述控制单元具备静电容量传感器电路，其求出上述静电容量传感器的静电容量值； 存储器，其存储上述头枕前部和乘员头部的靠近判断中所使用的规 定的阈值；中央处理装置，其基于上述存储器中存储的阈值和上述静电容量传 感器的静电容量值的变化量来判断上述头枕前部和乘员头部已靠近。
17. 根据权利要求12所述的车辆用头枕装置，其特征在于， 上述控制单元具备静电容量传感器电路，其求出上述静电容量传感器的静电容量值； 存储器，其存储上述基准的静电容量值、以及上述头枕前部和乘员头部的靠近判断中所使用的规定的阈值；中央处理装置，其判断上述头枕前部和乘员头部的靠近； 上述中央处理装置利用如下的靠近判断来判断上述头枕前部和乘员头部已靠近，即基于相对存储在上述存储器中的基准的静电容量值的绝对容量变化的靠近判断、和基于上述阈值与上述静电容量值的变化量的靠近判断。
18. 根据权利要求17所述的车辆用头枕装置，其特征在于， 上述中央处理装置，当基于上述绝对容量变化的靠近判断、和基于上述阈值与上述静电容量值的变化量的靠近判断中的一方比另一方更 早判断出上述靠近时，判断为上述头枕前部和上述乘员头部已靠近。
全文摘要
本发明目的在于提供一种车辆用头枕装置，其中，当使头枕前部(12)向全开位置方向移动时，ECU(20)基于静电容量传感器(14)的检测结果来判断头枕前部(12)和乘员头部的靠近并使头枕前部(12)停止，且ECU(20)基于相对静电容量传感器(14)的基准的静电容量值的绝对容量变化来判断头枕前部(12)和乘员头部已靠近。另外，基于静电容量传感器(14)的静电容量值的变化量来判断头枕前部(12)和乘员头部已靠近。
文档编号A47C7/38GK101309814SQ20068004268
公开日2008年11月19日 申请日期2006年11月10日 优先权日2005年11月17日
发明者伊豫田纪文, 大川达大, 广田功一, 松林清佳, 赤池文敏, 青木甲次, 鹤田学 申请人:爱信精机株式会社;丰田自动车株式会社;丰田纺织株式会社