車輛用頭靠裝置的製作方法
2023-06-03 05:46:36 2
專利名稱：車輛用頭靠裝置的製作方法
技術領域：
公知的車輛座椅裝備有用於在車輛的向前方向移動頭靠的機構，以便於在後端碰撞時保護就座乘員的頭部。在JP2000-211410A和JP2003-54343A中公開了這樣的車輛座椅。
當衝擊從後部施加到車輛時，藉助於座椅安全帶將就座乘員的上身限制到座椅靠背上。然而，未受到限制的乘員頭部可能向前猛衝，然後由於反作用力向後移動。這時，乘員的頸部可能受到衝擊。那麼，在這種情況下，使頭靠相對於座椅靠背在車輛的向前方向上移動，以便於保護就座乘員的頭部，由此降低施加到乘員頸部的衝擊。
在頭靠在車輛的向前方向上移動的情況下，需要用於檢測乘員頭部的傳感器，以便於根據乘員頭部的位置使頭靠停止。例如，如圖9A中所示，在頭靠101的前表面(即面向乘員頭部的表面)處提供電容傳感器102，用於檢測因接近所檢測物體所導致的電容變化。基於由電容傳感器102所檢測的電容變化，可以確定所檢測物體的接近。如圖9B中所示，當頭靠101接近乘員的頭部時，由電容傳感器102所檢測的電容值變大。因而，確定頭靠101位於靠近乘員頭部。
在這種情況下，基於電容值的絕對值可以檢測頭靠101接近乘員頭部。然而，由於電容極易受到溫度和溼度的影響，所以可能導致檢測錯誤。例如，如圖10中所示，取決於電容傳感器102與乘員頭部之間所限定空間的介電常數，電容值的特徵和距乘員頭部的距離(例如，圖9A和9B中所示的距離La和距離Lb)可發生變化。
那麼，如果基於電容值的變化量來檢測乘員頭部接近電容傳感器102，則可以降低溫度和溼度的影響。當電容傳感器102接近乘員頭部時，電容的變化量變大。因而，當將預定閾值與電容的變化量彼此相比較並發現電容的變化量超出閾值時，則確定頭靠101位於靠近乘員頭部。因而，響應於乘員頭部的位置可以將頭靠101停止。
然而，在通過電容的變化量檢測乘員頭部接近的情況下，如上所提及僅設置一個閾值可能在對頭靠101接近乘員頭部的檢測中導致錯誤，因為取決於電容傳感器102的電容狀態，相對於頭靠101移動距離的電容變化量發生變化。
如圖10中所示，當頭靠101與乘員頭部之間所限定空間的介電常數高時，在距離Lb位置處每單位移動距離的電容變化量(即，變化量ΔC2)大。另一方面，當頭靠101與乘員頭部之間所限定空間的介電常數低時，在距離Lb位置處每單位移動距離的電容變化量(即，變化量ΔC1)小。這是因為電容傳感器102的電容值與頭靠101和乘員頭部之間空間的介電常數成比例。
因此，如果基於低介電常數而規定閾值(在變化量是ΔC1時)，例如，在高介電常數情況下，在頭靠101與乘員頭部之間的空間，確切地即距離到達距離Lb之前，可確定電容傳感器14位於靠近乘員頭部。因而，如果對於檢測頭靠101接近乘員頭部僅規定了一個閾值，則所檢測的頭靠101位置可能並不是精確的，其可能導致錯誤的檢測，即頭靠101位於靠近頭部，即使事實上頭靠位於遠離頭部。
因而，存在對這樣的車輛用頭靠裝置的需求，其可以適當地檢測頭靠前部接近乘員頭部。
發明內容
根據本發明的方面，一種車輛用頭靠裝置，包括頭靠後部，由座椅所支撐；頭靠前部，在其中將頭靠前部靠攏到頭靠後部的完全靠攏位置與其中頭靠前部遠離頭靠後部的完全打開位置之間可移動；驅動裝置，用於移動頭靠前部；電容傳感器，提供在頭靠前部用於檢測響應於距所檢測物體的距離而導致的電容變化；以及控制裝置，當頭靠前部向完全打開位置移動時，其用於控制驅動裝置並且將由電容傳感器所檢測的電容變化量與預定閾值進行比較，所述控制裝置當電容的變化量超出閾值時確定頭靠前部位於靠近乘員頭部，其特徵在於控制裝置以預定時序檢測電容傳感器每單位移動距離的電容變化，並且基於所檢測的結果來改變閾值。
根據上述提到的發明，用於檢測頭靠前部接近乘員頭部的閾值基於電容傳感器每單位移動距離的電容變化(即，在那時電容傳感器的電容值)以預定時間間隔而發生變化。因而，無論電容傳感器的電容狀態如何，頭靠前部的移動距離得到穩定地檢測。頭靠前部接近乘員頭部可以得到適當地檢測。
從參考附圖的下述詳細說明中，本發明的前述和附加特點和特徵將變得更加顯而易見，其中圖1是車輛座椅的側視圖；圖2A和2B是用於解釋頭靠前部的操作的側視圖；圖3是車輛用頭靠裝置的電結構的框圖；圖4是數據表，用於示出響應於電容傳感器電容狀態的閾值以及馬達驅動電壓；圖5A和5B是由車輛用頭靠裝置所執行的過程的流程圖；圖6是用於示出車輛用頭靠裝置的電結構的框圖；圖7是數據表，用於示出響應於電容傳感器電容狀態以及頭靠前部移動速度的閾值；圖8是用於解釋由車輛用頭靠裝置所執行過程的流程圖；圖9A和9B是側視圖，用於解釋根據車輛用頭靠裝置的頭靠前部的操作；以及圖10是傳統電容傳感器的所檢測物體之間的距離與電容值的特徵曲線。
具體實施例方式
參考附圖對第一實施例加以解釋。圖1是車輛座椅1的側視圖，根據第一實施例的車輛用頭靠應用到該車輛座椅。車輛座椅1設置在車輛的乘客座椅側。如圖1所示，車輛座椅1包括座墊2；靠背3，由座墊2所支撐以便於相對於座墊2可偏斜；以及車輛用頭靠裝置10。
頭靠裝置10包括頭靠後部11；頭靠前部12；馬達13，充當用於移動頭靠前部12的驅動裝置；電容傳感器14；以及ECU(電子控制單元)20，充當用於對馬達13的驅動進行控制的控制裝置。
如圖1中所示，頭靠後部11由提供在靠背3頂端部上的頭靠支持物5來支撐。頭靠前部12在由圖1中實線所示的完全靠攏位置12A與圖1中鏈式雙點劃線所示的完全打開位置12B之間可移動，在完全靠攏位置12A中頭靠前部12靠攏到頭靠後部11，在完全打開位置12B中頭靠前部12遠離頭靠後部11。當車輛處於正常運行狀態時，頭靠前部12處於完全靠攏位置12A。
驅動機構15設置在頭靠後部11和頭靠前部12之間。受到馬達13的驅動，驅動機構15延長或縮進，以便於頭靠前部12能夠移近或移離頭靠後部11。
提供在頭靠前部12的電容傳感器14具有對響應於距所檢測物體的距離所導致的電容變化進行檢測的公知結構。根據電容傳感器14，隨著所檢測物體如乘員頭部接近電容傳感器14，所檢測的電容值增加。
ECU 20以如此方式控制馬達13，以便於在後端碰撞情況下頭靠前部12從完全靠攏位置12A向完全打開位置12B移動，隨後返回到原始的完全靠攏位置12A。
此外，基於來自電容傳感器14的所檢測信號，ECU 2檢測電容傳感器14位於靠近乘員頭部。更確切地，如圖2A和2B所示，當頭靠前部12從完全靠攏位置12A向完全打開位置12B移動時，ECU 20將由電容傳感器14所檢測的電容變化量與預定閾值進行比較。在其中所檢測的變化量大於閾值的情況下，則確定頭靠前部12位於靠近乘員頭部。然後ECU20使頭靠前部12在圖2B所示的停止位置12H停止。如果未檢測到乘員頭部的接近，則ECU 20使頭靠前部12向完全打開位置12B移動。
接下來，下面解釋車輛用頭靠裝置10的電結構。如圖3中所示，頭靠裝置10包括ECU 20、連接到ECU 20的馬達13、電容傳感器14、供電單元16、碰撞確定部分17等。
ECU 20包括CPU 21、連接到CPU 21的電源電路22、車輛信息輸入電路23、馬達驅動電路24、電容傳感器電路25、存儲器26等。
藉助於點火開關(IGSW)將CPU 21連接到供電單元16。當點火開關接通時，供電單元16通過電源電路22供電。
此外，CPU 21通過車輛信息輸入電路23從碰撞確定部分17輸入車輛信息，如車輛從後面接近。碰撞確定部分17連接到提供在車輛後部上減震器處的雷達(未示出)。碰撞確定部分17輸入來自雷達的信號，以全面評估與跟隨車輛的相對速度和距離，以及當前車輛的速度。CPU 21確定跟隨車輛是否已經碰撞到當前車輛，或是否跟隨車輛將要碰撞到當前車輛。然後，將該確定結果輸出到車輛信息輸入電路23。CPU 21藉助於馬達驅動電路24而連接到馬達13上，以便於通過控制馬達驅動電路24來驅動馬達13。
CPU 21還藉助於電容傳感器電路25而連接到電容傳感器14上，以便於輸入由電容傳感器14所檢測的電容值。然後，CPU 21檢測電容傳感器14的電容狀態，即每單位移動距離的電容變化。CPU 21以預定時序檢測電容傳感器14的每單位移動距離的電容變化，並且基於所檢測的結果來改變閾值。
根據第一實施例，CPU 21以預定時間間隔改變閾值並且將閾值寫入在存儲器26中。當CPU 21檢測到跟隨車輛已經碰撞到現有車輛或將要碰撞到現有車輛時，則CPU 21在車輛的向前方向上移動頭靠前部12，並且與此同時讀出存儲在存儲器26中的閾值，其隨後將用於由電容傳感器14檢測乘員頭部的接近。
下面解釋由CPU 21所執行的閾值變化。當電容傳感器14接近乘員頭部時電容的變化量根據電容傳感器14的電容狀態而變化。因而，CPU21周期性地檢測電容傳感器14的電容狀態並且基於該檢測結果來規定閾值。
例如，在頭靠前部12移動相同距離的條件下，與其中電容傳感器14與乘員頭部之間所限定的空間，即圖2A中的距離L的介電常數低的情況相比較，如果所述空間的介電常數高，則每單位移動距離的電容變化量大。因而，CPU 21事先檢測電容傳感器14每單位移動距離的電容變化，以便於基於檢測結果改變閾值。與其中介電常數低的情況相比較，由於當介電常數高時電容的變化量大，所以那時的閾值規定得高。
此外，根據第一實施例，CPU 21基於供電單元16的電壓來檢測馬達13的驅動電壓，並且基於檢測結果來改變閾值。由於當馬達13的驅動電壓高時馬達13的速度高，所以電容傳感器14的電容變化量增加。
確切地，CPU 21基於圖4中所示的數據表來規定閾值，例如其由電容傳感器14的檢測電容值及馬達13的驅動電壓來加以限定。在圖4中，限定s＜s2＜...＜s15＜s16的關係。如圖4中所示，如此規定閾值，以便於其隨著電容傳感器14的電容以及馬達13的驅動電壓的增加而增加。
下面解釋由車輛用頭靠裝置10的ECU 20所執行的過程。根據第一實施例，ECU 20的CPU 21以預定時間間隔來執行圖5A中所示的用於改變閾值的過程，以及在操作頭靠前部12時還執行圖5B中所示的頭部檢測過程。
如圖5A中所示，CPU 21在步驟100確定是否預定時間已經過去。當確定預定時間還未過去時，CPU 21重複步驟100的過程。當確定預定時間已經過去時，CPU 21繼續進行到步驟110，其中測量馬達13的驅動電壓。
接下來，CPU 21繼續進行到步驟120，其中電容傳感器14的電容值得到測量。通過檢測電容傳感器14的電容值，可以檢測那時的電容傳感器14的電容狀態。
然後，CPU 21繼續進行到步驟130，其中將基於步驟110中所獲得的馬達13的驅動電壓以及步驟120中所獲得的電容傳感器14的電容值來參考圖4中所示的數據表。進一步地，CPU 21繼續進行到步驟140，其中將從數據表所獲得的閾值Th1規定為閾值且隨後將其寫入進存儲器26。
如圖5B中所示，在步驟200中CPU 21確定頭靠前部21是否已經移動。當確定頭靠前部12未曾移動時，則CPU 21重複步驟200的過程。當確定頭靠前部12已經移動，則CPU 21繼續進行到步驟210，其中讀出存儲於存儲器26中的閾值Th1。
接下來，CPU 21繼續進行到步驟220，其中確定隨同頭靠前部12的運動，由電容傳感器14所檢測的電容的改變量是否超出閾值Th1。
在變化量未超出閾值Th1的情況下，CPU 21重複步驟220的過程。在變化量大於閾值Th1的情況下，CPU 21繼續進行到步驟230，其中確定檢測到乘員頭部，然後當前過程結束。基於該確定結果使馬達13朝向完全打開位置12B的運動停止。
雖然車輛的點火開關處於ON位置，但是ECU重複從步驟100到步驟140以及步驟200到步驟230的過程。
根據第一實施例，可以獲得下述效果。在頭靠前部12移動之前，CPU21以預定時間間隔改變閾值。因而，在頭靠前部12操作時閾值並未改變，由此取得對乘員頭部的即時檢測。
此外，由於閾值基於馬達13的驅動電壓而變化，所以響應於頭靠前部12的移動速度來規定閾值。因而，可以提高電容傳感器14的檢測精度。
參考所附附圖解釋本發明的第二實施例。圖6是車輛的頭靠裝置10的電結構的框圖。除了第一實施例的頭靠裝置10的結構以外，根據第二實施例，速度傳感器18連接到ECU 20。藉助於在ECU 20中所提供的速度檢測傳感器電路27，速度傳感器18連接到CPU 21。用於檢測頭靠前部12移動速度的速度傳感器18具有如此的公知結構，即將雷射束施加到所檢測物體，以便於根據反射波的頻率變化來測量其速度。利用這樣的結構，ECU 20檢測頭靠前部12的移動速度。
根據第二實施例，規定由ECU 20所使用以檢測頭靠前部12接近乘員頭部的閾值的方法與第一實施例不同。在第二實施例中，當頭靠前部12開始向完全打開位置12B移動時，ECU 20改變閾值。當頭靠前部12開始移動時，ECU 20檢測電容傳感器14的電容值，隨後基於該所檢測的值來檢測電容狀態，即電容傳感器14每單位移動距離的電容變化。ECU20基於該檢測的每單位移動距離的電容變化來改變閾值。此外，ECU 20基於頭靠前部12的移動速度來改變閾值。
確切地，CPU 21基於圖7中所示的數據表來規定閾值，例如其由所檢測的電容傳感器14的電容值以及頭靠前部12的移動速度來加以限定。在圖7中，限定t＜t2＜...＜t15＜t16的關係。如圖7中所示，如此規定閾值以便於其隨著電容傳感器14的電容以及馬達13的移動速度的增加而增加。
接下來，下面解釋由車輛用頭靠裝置10的ECU 20所執行的過程。如圖8中所示，ECU 20的CPU 21在步驟300中確定頭靠前部12是否已經移動。當確定頭靠前部12未曾移動時，則CPU 21重複步驟300的過程。當確定頭靠前部12已經移動時，CPU 21繼續進行到步驟310，其中頭靠前部12的移動速度由速度傳感器18來測量。然後，CPU 21繼續進行到步驟320，其中讀出電容傳感器14的電容值。CPU 21繼續進行到步驟330，其中參考了圖7中所示的數據表。CPU 21隨後繼續進行到步驟340，其中基於在步驟310中所檢測的頭靠前部12的移動速度以及在步驟320所檢測的電容傳感器14的電容值來規定閾值Th2。
CPU 21繼續進行到步驟350，其中隨同頭靠前部12的運動，確定是否電容傳感器14的電容變化量超出閾值Th2。
當上述提到的變化量不大於閾值Th2時，CPU 21重複步驟350的過程。當變化量大於閾值Th2時，CPU 21繼續進行到步驟360，其中頭部檢測得到確定，由此終止當前過程。基於確定結果使頭靠前部12停止向完全打開位置12B移動。
雖然車輛的點火開關處於ON位置，但是ECU 20重複從步驟300至步驟360的過程。第二實施例可以獲得下述效果。
當頭靠前部12開始向完全打開位置12B移動時，CPU 21改變閾值。因而，可以響應於在那時電容傳感器14的電容狀態來規定閾值。
此外，由於閾值基於頭靠前部12的移動速度而發生變化，所以可以不管頭靠前部12的移動速度而檢測乘員頭部的接近。電容傳感器14的檢測精度可以因而得到改善。
可以將上述提到的實施例修改如下。
根據第一實施例，用於對頭靠前部12接近乘員頭部進行檢測的閾值以預定時間間隔發生變化。根據第二實施例，當頭靠前部12開始移動時閾值發生變化。然而，相反地，變化閾值所需要的時序並不局限於上面所述。例如，當靠背3的角度發生變化或當確定乘員的姿態發生變化時，可以改變閾值。
根據上述提到的第一實施例，閾值以預定時間間隔發生變化。然而，當頭靠前部12開始移動時，則改為閾值可以發生變化。在這種情況下，閾值可以在頭靠前部12操作之前或者之後立即變化。
根據上述提到的第一實施例，基於供電單元16的電壓來檢測馬達13的驅動電壓。然而，可通過其它方法檢測馬達13的驅動電壓。還可以直接檢測馬達13的驅動電壓。
根據上述提到的第一實施例，基於電容傳感器14的電容狀態以及馬達13的驅動電壓，或者根據第二實施例，基於電容傳感器14的電容狀態及頭靠前部12的移動速度，來規定用於對頭靠前部12接近乘員頭部進行檢測的閾值。然而，在任何一種情況下，可以僅基於電容傳感器14的電容狀態規定閾值。甚至在該情況下，可以高精度地檢測頭靠前部12的移動距離，並且可以適當地檢測頭靠前部12接近乘員頭部。
根據上述提到的第一和第二實施例，由速度傳感器18檢測頭靠前部12的移動速度。然而，可由通過其它方法來檢測頭靠前部12的移動速度。例如，可以提供用於檢測頭靠前部12位置的位置檢測傳感器，以便於基於頭靠前部12的位置移動來檢測頭靠前部12的速度。
根據上述提到的第一和第二實施例，由馬達13使頭靠前部12移動。然而，只要頭靠前部12在完全靠攏位置12A和完全打開位置12B之間可移動，頭靠前部12可以以其它方式構成用以操作。例如，可以由彈簧類型或螺線管類型來實現頭靠前部12的操作。
根據上述提到的第一和第二實施例，裝備有頭靠裝置10的車輛座椅1應用到車輛的乘客側座椅。然而，車輛座椅1可以應用到司機側座椅、後座椅或車輛的其它座椅。
權利要求
1.一種車輛用頭靠裝置(10)，包括頭靠後部(11)，由靠背(3)所支撐；頭靠前部(12)，在完全靠攏位置(12A)和完全打開位置(12B)之間可移動，在完全靠攏位置所述頭靠前部靠攏到所述頭靠後部，在完全打開位置所述頭靠前部遠離所述頭靠後部；驅動裝置(13)，用於移動所述頭靠前部；電容傳感器(14)，提供在所述頭靠前部，用於檢測響應於距乘員頭部的距離而導致的電容變化；以及控制裝置(20)，當所述頭靠前部向所述完全打開位置移動時，其用於控制所述驅動裝置並且將由所述電容傳感器所檢測的電容變化量與預定閾值進行比較，當電容的變化量超出所述閾值時，所述控制裝置確定所述頭靠前部位於靠近所述頭部，其特徵在於所述控制裝置以預定時序檢測所述電容傳感器每單位移動距離的電容變化，並且基於所檢測的結果來改變所述閾值。
2.根據權利要求1的車輛用頭靠裝置(10)，其中所述控制裝置(20)以預定時間間隔改變所述閾值。
3.根據權利要求1的車輛用頭靠裝置(10)，其中當所述頭靠前部開始向所述完全打開位置移動時，所述控制裝置(20)改變所述閾值。
4.根據權利要求2的車輛用頭靠裝置(10)，其中所述控制裝置(20)基於所述驅動裝置的驅動電壓來改變所述閾值。
5.根據權利要求3的車輛用頭靠裝置(10)，其中所述控制裝置(20)基於所述頭靠前部的移動速度來改變閾值。
6.根據權利要求4的車輛用頭靠裝置(10)，其中所述閾值基於一數據表而發生變化，所述數據表由所述電容傳感器所檢測的電容值和所述驅動電壓來限定。
7.根據權利要求6的車輛用頭靠裝置(10)，其中所述閾值被如此規定，以便於其隨著所述驅動電壓的增加而增加。
8.根據權利要求5所述的車輛用頭靠裝置(10)，其中所述閾值基於一數據表而發生變化，所述數據表由所述電容傳感器所檢測的電容值和所述頭靠前部的移動速度來限定。
9.根據權利要求8所述的車輛用頭靠裝置(10)，其中所述閾值被如此規定，以便於其隨著所述移動速度的增加而增加。
全文摘要
一種車輛用頭靠裝置(10)包括頭靠後部(11)；頭靠前部(12)，在完全靠攏位置(12A)與完全打開位置(12B)之間可移動；驅動裝置(13)，用於移動頭靠前部；電容傳感器(14)，提供在頭靠前部；以及控制裝置(20)，當頭靠前部向完全打開位置移動時，其用於控制驅動裝置並且將電容變化量與預定閾值進行比較，當電容的變化量超出閾值時，所述控制裝置確定頭靠前部位於靠近乘員頭部，其特徵在於控制裝置以預定時序檢測電容傳感器每單位移動距離的電容變化，並且基於所檢測的結果來改變閾值。
文檔編號B60N2/48GK1903607SQ200610099508
公開日2007年1月31日 申請日期2006年7月26日 優先權日2005年7月26日
發明者酒井守雄, 廣田功一 申請人:愛信精機株式會社