JP2010143572A - 車両用シートのヘッドレストの位置調整装置 - Google Patents

Abstract

【課題】車両用シートのヘッドレストの位置調整装置に関する。
【解決手段】位置調整装置（２０）は、第１実施例において、垂直方向に互いに間隔を隔てて配置された少なくとも３個の送信電極（３１ａ〜３１ｅ）と１個の共同受信電極（３２）とを有しヘッドレストに組入れ可能であるか組み入れられた容量式近接センサ（２１）を有している。位置調整装置の第２実施例において、容量式近接センサ（２１）は、垂直方向に互いに間隔を隔てて配置された少なくとも３個の受信電極と１個の共同送信電極を有している。この両実施例において、位置調整装置（２０）は、車両用シートに関してヘッドレストを自動式に垂直方向に変位調整するための昇降アクチュエータ（２２）並びに制御装置（２４）を有している。
【選択図】図２

Description

本発明は車両用シートのヘッドレストの位置調整装置に関する。

車両（自動車）用シートにおけるヘッドレストは、着座した乗員の頭部を衝突事故時に支え、頸椎柱の後方への折り曲がりを防止するために用いられる。しかしヘッドレストで成し遂げる安全性は、ヘッドレストが垂直方向頭部位置に関して適切な高さに置かれ、衝突事故時に頭部が本質的にそのために計画されたヘッドレスト中心にぶつかるときにしか達成されない。これに対して、ヘッドレストが不適当な位置に置かれていると、衝突事故時に首部位や頭部位が怪我を負ってしまう。頭部がヘッドレストにぶつかった時に頭部の怪我例えば脳震盪が発生する恐れを最小にするために、ヘッドレストは水平方向においても乗員の頭部にできるだけ近づけて置かねばならず、その場合でも、頭部が支障なしに動けなければならない。

ヘッドレストを適正に位置付けるために、ヘッドレストは一般にシートバックに関して垂直方向に並びに部分的に水平方向にも位置調整可能である。高級自動車用ヘッドレストの場合、ヘッドレストの位置調整は通常自動式に行われる。

ヘッドレストの誤位置決めを防止するために、最近のヘッドレスト位置調整装置にヘッドレストに関する乗員の頭部位置を検出する検出装置がときどき付設されている。即ち、例えば特許文献１で知られたヘッドレスト位置調整装置に、ヘッドレストに組み入れられた容量式近接センサの形態の検出装置が付設されている。その近接センサはヘッドレストの前面に互いに垂直方向に間隔を隔てて配置された３個の電極を有している。その上下の両電極は送信電極としてヘッドレストの前に存在する空間範囲に交番電界を放射するために用いられる。中間の電極は共同受信電極としてこの受信電極と各送信電極との間に形成されたキャパシタンス（静電容量）を測定するために用いられる。この公知の位置調整装置は、電極装置のキャパシタンスが交番電界内に頭部が存在することによって特徴的に変化するという物理的効果を利用している。乗員の頭部に関して予め設定されたヘッドレストの垂直方向目標位置からのヘッドレスト位置の偏りが、両送信電極にそれぞれ関連するキャパシタンス値の比較によって検出される。その両キャパシタンス値が同じであるヘッドレスト位置がヘッドレストの目標位置として識別される。

また、それぞれ３個の電極を有する容量式近接センサを備えた類似のヘッドレスト位置調整装置が特許文献２および特許文献３でも知られている。

欧州特許出願公開第１８５７３１８号明細書 フランス特許出願公開第２８８４７７５号明細書 独国特許第１９９１６８０４号明細書 欧州特許出願公開第１９５７３１８号明細書

本発明の課題は、従来公知のヘッドレスト位置調整装置に比べて改善されたヘッドレスト位置調整装置を提供することにある。

この課題は第１の発明形態において請求項１に記載の特徴によって解決される。それに応じて、本発明に基づくヘッドレスト位置調整装置は、ヘッドレストに組み入れられたかヘッドレストに組入れ可能に設計された容量式近接センサを有し、この近接センサは垂直方向に互いに間隔を隔てて配置された少なくとも３個の送信電極と１個の共同受信電極を有している。ここで用語「垂直」とは自動車において近接センサの使用目的通りの組立状態に合わせて定めた方向を指している。

さらにこの位置調整装置は、ヘッドレストを車両用シートに関して垂直方向に自動位置調整するための昇降アクチュエータ並びに車両用シートに着座した乗員の近接センサで検出された頭部位置に応じて昇降アクチュエータを操作するための制御装置を有している。この制御装置は（回路技術的および／又はプログラム技術的に）次の制御動作を実行するために設定されている。即ち、この制御動作において、送信電極が交番電界を送信するために作動され、受信電極で検出された電気受信信号から、各送信電極と受信電極との間にそれぞれ形成されたキャパシタンスについての情報を含むそれぞれ関連キャパシタンス測定量が決定され、そのキャパシタンス測定量に応じて、乗員の頭部位置に関してヘッドレストを垂直方向目標位置に置くために昇降アクチュエータが操作される。

上述の課題は第２の発明形態において請求項３に記載の特徴によっても解決される。それに応じて設計されたヘッドレスト位置調整装置は本質的に上述した第１の発明形態に相応している。しかし第２の発明形態に応じた近接センサは、少なくとも３個の送信電極の代わりに、垂直方向に互いに間隔を隔てて配置された少なくとも３個の受信電極を有している。第２の発明形態に応じて、共同受信電極の代わりに共同送信電極が設けられている。

上述の両発明形態において、基礎とする物理的原理および本発明に基づいて目指す作用は本質的に同じである。特に送信電極と受信電極の置き換えは、ヘッドレストの前の空間範囲に近接センサに基づいて伝播する交番電界の特性に（符号反転を度外視して）影響を与えない。

近接センサの本発明に基づく電極装置によって、公知の位置調整装置では排除できないシステム上のヘッドレスト誤位置調整が確実に防止される。即ち、３個の電極しか有していない近接センサでそれらの電極間に形成されたキャパシタンスの比較によって、ただ電極装置に対する距離が極値（即ち、最小値あるいは最大値）である乗員の人体部位が認識される一方で、本発明に基づく電極装置によって補助的に、その近接センサに対向して位置する乗員の人体部位が凸面状にあるいは凹面状に湾曲されているか否かが検出できる。これはまた、ヘッドレストの中心がほぼ乗員の（凸面状に湾曲した）頭部の高さに置かれた所望の目標位置と、ヘッドレストがほぼ乗員の（凹面状に湾曲した）首部と同じ高さに置かれた望ましくないヘッドレスト位置との明白な識別を可能とする。

本発明の（第１の発明形態における）有利な実施態様において、少なくとも３個の送信電極が時間的にシーケンシャル（順序立てて逐次）に、即ち、時分割乗算法に応じて作動される。これによって、共同受信電極で受信された総受信信号は、それぞれ所定の送信電極に関連する時間的にうまく分離された個別受信信号に分解される。これらの各個別受信信号から、受信電極とそれに関連する送信電極との間に形成されたキャパシタンスが特に簡単に計算できる。第２の発明形態の場合、そこでは唯一の送信電極が目的に適って連続的にあるいは周期的に交番電界を放射するためにパルス作動される。この場合、少なくとも３個の個々の受信電極から別個の受信信号が制御装置に供給され、その受信信号から関連受信電極と共同送信電極との間に形成されたキャパシタンスが計算できる。それらの受信電極は殊にそれぞれ時間的に同時に読み取られる。しかし制御装置に付与された読取回路を単純化するために、受信電極が時間的にシーケンシャルに読み取られるようにすることもできる。

第１の発明形態を単純化するための複数の発展形態について以下詳細に説明する。しかしこれらの発展形態は本発明の枠内において第２の発明形態にも転用でき、その場合、以下に述べる利点も実現できる。なお第２の発明形態への転用において、以下の説明文における用語「送信電極」および「受信電極」は意味的に置き換えられる。

受信信号を数値的に特に単純に評価するために、本発明に基づく近接センサの電極は、好ましくは、全送信電極が共同受信電極に対して同じ間隔を有するように相互に立体的に配置されている。これは特に目的に適った方式において、共同受信電極が少なくともほぼ全送信電極で占められたヘッドレスト表面の垂直方向範囲にわたって延びる垂直方向に細長い１つの電極域で形成されていることによって達成される。しかし選択的に、共同受信電極が互いに短絡された複数の電極域を有することもできる。

この場合、共同受信電極の電極域あるいは各電極域は少なくとも３個の送信電極の外側に置かれる。しかし特に大きなセンサ有効範囲を得るために、少なくとも３個の各送信電極が、同じ垂直方向高さに置かれ水平方向に互いに間隔を隔てられた２つの電極域に分けられ、その両電極域間を（特にそのほぼ中央を）共同受信電極が延びているセンサ装置が特に有利である。このセンサ装置は（ヘッドレスト位置調整装置のほかの特徴と無関係に）独立発明と見なされる。

受信信号をもとに特に単純且つ精確にヘッドレストの目標位置を求めることができるようにするために、目的に適って、少なくとも２個の送信電極が垂直方向においてヘッドレスト中心に関して対称に配置され、即ち、ヘッドレストの上ないし下に配置されている。制御装置に付与された制御動作の枠内で垂直方向目標位置の到達を認識するために、それらの送信電極に関連するキャパシタンス測定量並びに少なくとももう１つのキャパシタンス測定量が比較評価される。

この場合、目的に適って制御装置により、対称に配置された両送信電極のキャパシタンス測定量の比較によって、ヘッドレスト中心が乗員に対して極値の距離、即ち、最小値あるいは最大値の距離にあるヘッドレスト位置が、このヘッドレスト位置への到達時における両キャパシタンス測定量の値が交差し、即ち、同じ値となることにより認識される。このヘッドレスト位置で形成される乗員とヘッドレスト中心との距離が最小であるか最大であるかが、即ち、近接センサに対向して位置する人体部位が凸面であるか凹面であるかが、目的に適って、交差するキャパシタンス測定量の値に対しての第３キャパシタンス測定量の値で認識される。その場合、ヘッドレスト位置は、そのヘッドレスト位置において乗員とヘッドレスト中心との距離が最小であると評価されたときだけ目標位置として認められる。

ヘッドレストが目標位置を大きく通り過ぎることなしにヘッドレストを目標位置に迅速であるが精確に移動するために、制御装置にインプリメントされた制御方法の枠内でアクチュエータの変位移動速度がキャパシタンス測定量をもとに殊に既に目標位置の到達前に連続してあるいは数段階で低下される。

この制御動作形態の第１実施態様において、近接センサは垂直方向に互いに間隔を隔てて配置された３個以上特に５個の送信電極を有している。この場合、制御装置によって、隣り合う２個の送信電極のキャパシタンス測定量が値的に交差したとき、アクチュエータの移動速度が所定の値だけ低下される。

その代わりにあるいはそれに加えて選択的に、制御装置による制御動作に関連して、少なくとも３個の送信電極のうちの１つのキャパシタンス測定量が極値を、即ち、最小値あるいは最大値を超過したとき、アクチュエータの移動速度が低下されるように設計されている。

制御装置に付与された制御動作の有利な実施態様において、制御装置によってまず、主に乗員の頭部が近接センサの検出有効範囲の内部に存在するか否かが検査される。このために例えば制御装置はいわゆる探索を実行し、この探索において、ヘッドレストの垂直方向移動中に少なくとも１つのキャパシタンス測定量、好ましくは、全キャパシタンス測定量が近接センサの検出有効範囲内における乗員の存在を表示する記憶されたしきい値と連続的にあるいは周期的に繰返し比較される。またその代わりに、ヘッドレストの変位移動行程にわたり１つあるいは複数のキャパシタンス測定量の変化が検出され、その変化から近接センサの検出域における乗員の存在あるいは不在が推論される。その制御動作に応じて制御装置は、ヘッドレストの全位置調整範囲において頭部位置が検出されないときには常に、記憶された標準目標位置にヘッドレストを変位調整する。この標準目標位置は特に、ヘッドレストが上向きにその垂直方向全移動行程の約２／３だけ繰り出されたいわゆる２／３・位置である。この２／３・位置は標準的体格の乗員に対して最良のヘッドレスト調整位置であることが分かっている。従って、その２／３・位置において、普通の乗員に対してヘッドレスト高さがその乗員固有の位置に調整されていなくとも、少なくとも容認できる保護作用が達成される。頭部位置の誤検出の場合におけるこの段落に応じた２／３・位置への位置調整は、基本的には位置調整装置のほかの特徴なしでも独立発明と見なされる。

そのヘッドレストは特に、垂直方向並びに水平方向に、即ち、上下および前後に位置調整可能な四方向可動ヘッドレストである。ここで用語「垂直」および「水平」はヘッドレストの位置調整方向に対する大体の方向を意味する。特にヘッドレストの垂直方向位置調整方向は車両用シートのシートバックの長手方向に対してほぼ平行に延び、従って、周囲空間の垂線に対して僅かに傾斜している。ヘッドレストの水平方向位置調整方向は特に垂直方向位置調整方向に対してほぼ直角に延び、従って同様に、周囲空間の水平方向に対して幾分傾斜している。また、水平方向位置調整方向と垂直方向位置調整方向は９０°から僅かにずれた角度を成している。ヘッドレストの水平方向位置調整自由度は水平軸線を中心としたヘッドレストの傾きによっても形成される。

四方向可動ヘッドレストを制御するために、位置調整装置は特に、ヘッドレストを、即ち、着座乗員に使用目的通りに面したヘッドレスト正面を水平方向に変位調整する前後アクチュエータも有している。制御装置に付与された制御動作の枠内で、特にヘッドレストの垂直方向目標位置の到達後、その前後アクチュエータがヘッドレストを水平方向目標位置に変位調整するために操作される。この場合、その水平方向目標位置は少なくとも１つのキャパシタンス測定量と記憶されたしきい値との比較によって求められる。そのために、制御装置によって特に、ほぼヘッドレスト中心に配置された中間送信電極ないし中間受信電極に関連するキャパシタンス測定量が特に関与される。

容量式近接センサのキャパシタンス測定量は認識的にシステム依存性、即ち、乗員が存在しなくともヘッドレスト水平方向位置についての或る依存性も表す。このシステム依存性における原因は特にヘッドレストの金属部品にある。そのような金属部品は近接センサの電極と共に偽キャパシタンスを形成し、その偽キャパシタンスの大きさは、ヘッドレストの水平方向移動時に近接センサの電極に対して変化する距離のために変動する。

その外乱量を除去するためあるいは少なくとも減少するために、本発明に基づく近接センサの枠内で、（既に特許文献４で知られているように）近接センサの電極の後ろに特に接地された金属シールドが設けられる。しかし実験の結果、そのシールドが近接センサの検出有効範囲を不利に制限することが確認されている。

従って、好ましくは、水平方向目標位置に変位調整するために関与されるキャパシタンス測定量ないし各キャパシタンス測定量が数値的に補償される。そのために、上述のキャパシタンス測定量が制御装置によって特に、ヘッドレスト水平位置に関係するキャパシタンス測定量のシステム依存上の経過、即ち、乗員により影響を受けない経過を表す記憶されたシステム特性曲線に標準化されている。

ヘッドレストを水平方向目標位置に迅速に且つ精確に移動するために、制御動作の目的に適った実施態様において、水平方向目標位置への接近中に前後アクチュエータの変位移動速度が制御装置によって連続してあるいは数段階で低下される。その場合、制御装置は変位移動速度を特にキャパシタンス測定量と複数の段階的しきい値との比較をもとに制御し、その場合、前後アクチュエータの変位移動速度は、キャパシタンス測定量がそれらのしきい値を超過するごとに低下され、そのようにして不連続的に数段階で低下される。

本発明の上述したすべての制御動作方式はそれ自体特に制御装置による自動的実施と無関係に独立発明と見なされる。

以下図を参照して本発明の実施例を詳細に説明する。なお各図において同一部分および同じ単位量には同一符号が付されている。

容量式近接センサと制御装置とヘッドレスト垂直方向位置を調整するための昇降アクチュエータとヘッドレスト水平方向位置を調整するための前後アクチュエータとを有する位置調整装置を備えたヘッドレストの概略断面図と乗員の頭部の概略側面図。 図１における位置調整装置の第１実施例の概略ブロック図。 図２の位置調整装置における制御装置の概略ブロック図。 ヘッドレスト垂直方向位置に対する近接センサの５つのキャパシタンス測定量の経過（上部線図）並びにこの測定量に関係して制御装置によって調整される昇降アクチュエータの変位移動速度の経過（下部線図）の線図。 乗員の頭部と頭部高さに置かれたヘッドレストの概略側面図並びにこの位置で求められたキャパシタンス測定量のそれぞれの値を対比した概略棒グラフ。 頭部とここでは首部高さに置かれたヘッドレストの概略側面図並びにこの位置で求められたキャパシタンス測定量のそれぞれの値を対比した図５に相応した概略棒グラフ。 ヘッドレスト水平方向位置に対する頭部存在時のキャパシタンス測定量の経過並びにそれに対応したヘッドレスト水平方向位置のキャパシタンス測定量のシステム依存のシステム特性曲線（上部線図）、頭部存在時におけるキャパシタンス測定量のシステム特性曲線に標準化された経過（中央線図）、並びにこの標準化キャパシタンス測定量に関係して調整された前後アクチュエータの変位移動速度の経過（下部線図）の線図。 位置調整装置の第２実施例の図２に相応した図。 図８の位置調整装置における制御装置の図３に相応した図。 近接センサの異なった実施例の概略図。 近接センサのさらに異なった実施例の概略図。 近接センサのさらに異なった実施例の概略図。

図１は（車両用）シートを概略的に示し、ここではシートバック２はその上部だけが示されている。また図１はシート１に着座した乗員５の頭部４に対するヘッドレスト３を示し、このヘッドレスト３はシートバック２に取り付けられている。そのシート１は特に乗用車の運転席シートあるいは助手席シートである。

ヘッドレスト３はいわゆる四方向可動ヘッドレストであり、シート１に対して垂直（上下）方向６並びに水平（前後）方向７に変位調整できる。ここで用語「垂直」および「水平」はおおよその調整方向を特定する「大体の」方向指定である。特に垂直方向６はシートバック２の長手方向に対してほぼ平行に延び、空間垂線に対して僅かに傾斜している。水平方向７は垂直方向６に対してほぼ直角に延び、ヘッドレスト３の組立状態において車両の長手方向に対してほぼ平行に延びている。以下において垂直方向６は上向きと呼び、水平方向７は前向きと呼び、その場合、用語「上」、「下」、「前」、「後」はそれぞれ自動車におけるヘッドレスト３の使用目的通りの組立状態に関連している。それに応じて、乗員５の頭部４の側に面するヘッドレスト３の側は前面あるいは正面と呼ばれる。

ヘッドレスト３は金属および／又は負荷可能プラスチックから成るほぼ殻状の背面部品８とこの背面部品８内に保持された前面部品９とを有している。背面部品８の下端両側にそれぞれ垂直方向６に延びる支え棒（ヘッドレストステー）１０が設けられ、ヘッドレスト３はそれらの支え棒１０でシートバック２に通常の方式で留められている。ヘッドレスト３は支え棒１０を介してシートバック２のヘッドレスト保持体１１に垂直方向６に移動可能に案内されている。

ヘッドレスト３の前面部品９は特に負荷可能プラスチックで形成された支持殻１３を有している。この支持殻１３の前面にクッション１４が着けられている。さらにこのクッション１４に、ヘッドレスト３の前面に対してその外被を形成する繊維材料や革などから成るカバー１５が被せられている。

ヘッドレスト３の前面部品９は背面部品８内にその囲壁に沿って水平方向７に移動可能に案内されている。そのガイドは例えば特に前面部品９に固定され背面部品８のホルダ１７内を延びるラック１６で形成されている。

図１は垂直方向変位距離Ｖが最大値にあり水平方向変位距離Ｈが最小値にあるヘッドレスト３を示している。その逆に垂直方向変位距離Ｖが最小値にある背面部品８の位置並びに水平方向変位距離Ｈが最大値にある前面部品９の位置は図１に破線で示されている。ヘッドレスト位置は最大の垂直方向変位距離Ｖおよび最大の水平方向変位距離Ｈまでの範囲内で連続的に調整できる。

ヘッドレスト３を変位調整するためにヘッドレスト３に位置調整装置２０が付設されている。この位置調整装置２０は容量式近接センサ２１、ヘッドレスト３を垂直方向に変位するための（垂直）昇降アクチュエータ２２、ヘッドレスト３を水平方向に変位するための（水平）前後アクチュエータ２３並びに制御装置２４を有している。

近接センサ２１はヘッドレスト３の内部に支持殻１３とクッション１４との間に配置されている。しかし近接センサ２１はクッション１４とカバー１５との間に、従って、ヘッドレスト３の前面の直ぐ内側に配置することもできる。

昇降アクチュエータ２２はシートバック２の内部に配置され、ヘッドレスト３の支え棒１０に公知のように作用する。前後アクチュエータ２３はヘッドレスト３の内部に配置され、前面部品９を背面部品８に対して変位するためにラック１６と協働する。

殊に同様にヘッドレスト３内に配置された制御装置２４は、データ配線２５、２６、２７を介して近接センサ２１ないし昇降アクチュエータ２２ないし前後アクチュエータ２３に接続されている。そのデータ配線２６は一本の支え棒１０を通してヘッドレスト３からシートバック２に導かれている。また一本の支え棒１０を通して、前後アクチュエータ２３および制御装置２４に給電するための給電線（図示せず）が導かれている。

図２は位置調整装置２０の第１実施例を詳細に示している。図１と組み合わせて図２から理解できるように、近接センサ２１は平面基板３０を有している。この基板３０上に５個の送信電極３１ａ〜３１ｅ並びに１個の共同受信電極３２で形成された電極装置が設けられている。基板３０は特に可撓性合成樹脂フィルムで形成されている。送信電極３１ａ〜３１ｅ並びに受信電極３２も特に可撓性合成樹脂フィルムで形成され、基板３０に例えば貼着されている。その代わりに、送信電極３１ａ〜３１ｅ並びに受信電極３２は基板３０上に被覆の形態で設けることもできる。

基板３０はヘッドレスト３の主要平面部位にわたり垂直方向６並びにそれに対して垂直な車両横方向３３に延びている。特に基板３０は、衝突事故時に使用目的通りに頭部４がぶつかるヘッドレスト３の中心３４にほぼ中心を据えて配置されている。

また送信電極３１ａ〜３１ｅ並びに受信電極３２は基板３０の平面の大部分にわたって分布して配置されている。この場合、受信電極３２は細長いストラップの形の電極域３５によって形成されている。この電極域３５は基板３０上に車両横方向３３における中央に配置され、送信電極３１ａ〜３１ｅで占められた全高さ範囲にわたって垂直方向６に延びている。その各送信電極３１ａ〜３１ｅは互いに短絡された２つの電極域３６、３７に分けられ、同じ送信電極３１ａ〜３１ｅの電極域３６、３７はそれぞれ同じ垂直方向高さで車両横方向３３において受信電極３２の左側ないし右側を延びている。異なった送信電極３１ａ〜３１ｅの電極域３６、３７は互いにそれぞれ垂直方向に間隔を隔てて配置されている。この場合、送信電極３１ａの電極域３６、３７は最下位置に、送信電極３１ｅの電極域３６、３７は最上位置に配置されている。送信電極３１ｃは垂直方向において中心３４にほぼ心合わせして配置されている。隣り合う送信電極３１ａ、３１ｂ；３１ｂ、３１ｃ；３１ｃ、３１ｄ；３１ｄ、３１ｅの間にそれぞれ同じ垂直方向間隔が形成されている。また異なった送信電極３１ａ〜３１ｅの全電極域３６、３７は受信電極３２に対していずれも同じ距離に存在している。

各送信電極３１ａ〜３１ｅはデータ配線２５の枠内で単線３８ａ〜３８ｅを介して個別に制御装置２４に接続されている。受信電極３２もデータ配線２５の枠内で単線３９を介して制御装置２４に接続されている。データ配線２５における寄生キャパシタンスを防止するために、単線３９は接地電位Ｍに置かれた導体の形態のいわゆる保護シールド４０によって遮蔽され、この保護シールド４０は単線３９を（特に同軸的に）取り囲んでいる。保護シールド４０は一方では制御装置２４のアース入力端に短絡されている。他方では保護シールド４０は場合によっては受信電極３２を環状に取り囲む（選択的に設けられた）保護電極４１に接続されている。

図２から同様に理解できるように、昇降アクチュエータ２２および前後アクチュエータ２３にそれぞれホールセンサ４２が付設されている。それらのホールセンサ４２はそれぞれ昇降アクチュエータ２２および前後アクチュエータ２３の軸に連結された環状磁石（図示せず）と協働して測定信号を発生し、この測定信号をもとに、昇降アクチュエータ２２ないし前後アクチュエータ２３の例えば回転位置、回転数および実行した変位移動距離のような状態量が計算できる。それに応じて、各データ配線２６、２７は、昇降アクチュエータ２２ないし前後アクチュエータ２３を制御するための制御配線４３のほかに、ホール信号を制御装置２４にフィードバックするための測定配線４４を有している。

図２における位置調整装置２０の制御装置２４は図３に詳細に示され、この制御装置２４は周波数発生器４５、時分割乗算器４６、（キャパシタンス）測定モジュール４７、それぞれのホールセンサ４２を操作するため並びにフィードバックされたホール信号を評価するための２個のホールモジュール４８、および昇降アクチュエータ２２と前後アクチュエータ２３をそれぞれ操作するための２つのモータ制御装置４９を有している。さらに制御装置２４はマイクロコントローラ５０を有し、このマイクロコントローラ５０は制御技術的に周波数発生器４５、時分割乗算器４６、測定モジュール４７、ホールモジュール４８並びにモータ制御装置４９に接続されている。

マイクロコントローラ５０にソフトウェア技術的に（以下に詳述する）制御プログラムが付与され、この制御プログラムは（手短に言えば）近接センサ２１の作用によってヘッドレスト実際位置に対する頭部４の相対位置を検出し、検出された頭部位置に応じて昇降アクチュエータ２２および前後アクチュエータ２３の操作によってヘッドレスト３を（垂直方向および水平方向）目標位置に移動する。

マイクロコントローラ５０に付与された制御動作が例えば自動車エンジンの起動によって開始される。また選択的に、その制御動作が自動車運転中も規則的時間間隔でおよび／又は車両使用者の要求に応じて（例えば相応した操作ボタンの押圧によって）開始できるようにされる。

この制御動作の第１段階においてまず、ヘッドレスト３が垂直方向目標位置に変位調整される。このために、制御装置２４がまず探索を開始する。その探索の開始時、ヘッドレスト３はその最小の垂直方向変位距離Ｖ並びに最小の水平方向変位距離Ｈに置かれている。そうでなければ、ヘッドレスト３が制御装置２４によってその位置に移動される。

そこから出発して、マイクロコントローラ５０がモータ制御装置４９を介して昇降アクチュエータ２２を操作してヘッドレスト３を上向きに移動させる。その場合、マイクロコントローラ５０が周波数発生器４５で特に約１０Ｍｈｚの周波数の交流電圧を発生させる。その交流電圧は時分割乗算器４６を介して時間的にシーケンシャルに近接センサ２１の各送信電極３１ａ〜３１ｅに与えられる。

送信電極３１ａ〜３１ｅはその電圧の影響下でヘッドレスト３の前に在る空間範囲にそれぞれ互い違いに交番電界Ｆを発生する。この交番電界Ｆにおいて各送信電極３１ａ〜３１ｅが受信電極３２と協働し電気的にコンデンサとして作用し、そのキャパシタンスが測定モジュール４７で検出される。

送信電極３１ａ〜３１ｅのシーケンシャル制御のために、交番電界Ｆにより受信電極３２に発生された電気信号は、時間的にうまく分離され各送信電極３１ａ〜３１ｅに関連する受信信号Ｓ_i（ｉ＝１、２、・・・、５）に分解される。以下において、受信信号Ｓ₁は送信電極３１ａに、受信信号Ｓ₂は送信電極３１ｂに、受信信号Ｓ₃は送信電極３１ｃに、受信信号Ｓ₄は送信電極３１ｄに、受信信号Ｓ₅は送信電極３１ｅにそれぞれ関連すると定義する。

その各受信信号Ｓ_iから測定モジュール４７が関連キャパシタンス測定量Ｃ_i（ｉ＝１、２、・・・、５）を計算し、これらのキャパシタンス測定量Ｃ_iが連続してマイクロコントローラ５０に伝達される。そのキャパシタンス測定量Ｃ_iは一般に関連送信電極３１ａ〜３１ｅと受信電極３２との間に形成されたキャパシタンスをそこから計算できる任意の測定量である。以下に述べる制御方法のバリエーションにおいて、キャパシタンス測定量Ｃ_iは特にその都度のキャパシタンスに反比例する量である。

探索中に乗員５の頭部４が近接センサ２１の（図１に破線で示した）検出有効範囲５１の内部に存在するとき、頭部４が送信電極３１ａ〜３１ｅと受信電極３２との間に形成されるキャパシタンスに影響を与える。これは一方では、頭部４が交番電界Ｆ内で誘電体として作用し、これにより、それぞれ考察されたキャパシタンスが増大されていることに起因する。他方では、頭部４の影響は、頭部４が人体におけるイオン移動度および人体の或る範囲で常に存在する接地に基づいて対向電極として作用し、これによって、送信電極３１ａ〜３１ｅと受信電極３２との間の測定可能なキャパシタンスが低下されていることに起因する。一般に後者の効果が勝っている。それに応じて、頭部が関連送信電極３１ａ〜３１ｅに接近すればするほど、キャパシタンス測定量Ｃ_iの大きさが増大する。

この効果は探索中に主に頭部位置が検出されたか否かを検査するために利用される。そのために各キャパシタンス測定量Ｃ_iが記憶されたしきい値Ｃ_o（図４参照）と比較される。全キャパシタンス測定量Ｃ_iが全体の垂直方向変位距離Ｖにわたりしきい値Ｃ_oを下回っている場合には、これは検出有効範囲５１の内部に頭部４が存在しないことを表している。この場合、ヘッドレスト３が水平方向７に前方に移動され、そして探索が繰り返される。 全体の水平方向変位距離Ｈおよび垂直方向変位距離Ｖにわたって頭部位置が検出できない限りにおいて、制御装置２４はヘッドレスト３を、ヘッドレスト３が垂直方向６に最大垂直方向変位距離Ｖのほぼ３分の２だけ上向きに繰り出されているいわゆる２／３・位置に移動する。そのヘッドレスト垂直方向位置ｈの値ｈ_2/3は図４に概略的に記されている。２／３・位置においてヘッドレスト３は最小の水平方向変位距離Ｈに引き込まれている。

そうでない場合に乗員５の頭部４が検出有効範囲５１の内部に存在するならば、ヘッドレスト３の垂直方向移動時に各キャパシタンス測定量Ｃ_i〜Ｃ₅がそれぞれ最大特性値（図４参照）を通る。この場合、キャパシタンス測定量Ｃ₃の最大値は到達すべき垂直方向目標位置ｈ_sと一致し、即ち、垂直方向６におけるヘッドレスト３の中心３４が頭部４に対して最小距離に在り、頭部４の眼−耳−仮想接続線（図１参照）とほぼ同じ高さに在るヘッドレスト垂直方向位置ｈと一致する。

測定ノイズのためにキャパシタンス測定量Ｃ₃の最大値の検出が認識的に比較的大きな測定誤差を伴うので、目標位置ｈ_sの到達はキャパシタンス測定量Ｃ₃をもとに求められず、送信電極３１ｂと送信電極３１ｃに関連するキャパシタンス測定量Ｃ₂、Ｃ₄をもとに求められる。つまり図４から理解できるように、目標位置ｈ_sはキャパシタンス測定量Ｃ₂、Ｃ₄の交点５２ともほぼ一致する。

しかし、キャパシタンス測定量Ｃ₂、Ｃ₄の交差は認識的に目標位置ｈ_sの到達に対する必ずしも十分な基準ではない。むしろ（図５と図６を対比して示しているように）、垂直方向６におけるヘッドレスト３の中心３４が誤って乗員５の首部位に置かれているときも（図６参照）、キャパシタンス測定量Ｃ₂、Ｃ₄の交差が生ずる。目標位置ｈ_sと乗員５の首部位へのヘッドレスト３のミス位置調整とを区別するために、マイクロコントローラ５０に付与された制御動作の枠内で補助的に、中央送信電極３１ｃに関連するキャパシタンス測定量Ｃ₃が評価される。図５と図６との対比で示しているように、目標位置ｈ_sにおけるキャパシタンス測定量Ｃ₃の値はキャパシタンス測定量Ｃ₂、Ｃ₄の値より大きく、他方で、これは乗員５の首部位へのヘッドレスト３のミス位置調整の場合に正に逆となる。

制御動作の目的に適った形態において、制御装置２４は上述した説明の意味でヘッドレスト３の上向きの移動中、条件Ｃ₄＜Ｃ₂およびＣ₃＞Ｃ₄が同時に満たされていることによって、目標位置ｈ_sの到達を認識する。これらの条件が満たされるや否や、制御装置２４が昇降アクチュエータ２２を停止する。

ヘッドレスト３が垂直方向目標位置ｈ_sに向けて移動中にこの位置ｈ_sを「通り過ぎる」ことを防止するために、マイクロコントローラ５０が昇降アクチュエータ２２に付設されたモータ制御装置４９の相応した制御によって、そのホールモジュール４８に導入された回転数値を考慮に入れて、目標位置ｈ_sに到達する前に既に昇降アクチュエータ２２の変位移動速度ｄ_vを数段階で徐々に低下する。図４から理解できるように、その変位移動速度ｄ_vの最初の低下は、最上位置の送信電極３１ｅに関連するキャパシタンス測定量Ｃ₅がその直ぐ下の送信電極３１ｄに関連するキャパシタンス測定量Ｃ₄と交差したときに行われる。キャパシタンス測定量Ｃ₄がキャパシタンス測定量Ｃ₃と交差したとき、変位移動速度ｄ_vがもう一度低下される。ヘッドレスト３のできるだけ「円滑な」、即ち、衝撃のない変位移動運動を実現するために、その間において変位移動速度ｄ_vが選択的に、キャパシタンス測定量Ｃ₄が最大値を超過したとき（図４の下側線図における破線参照）、もう一度低下される。

垂直方向目標位置ｈ_sの到達後、マイクロコントローラ５０は制御動作の第２過程において水平方向目標位置Ｌ_sを目指して調整する。その目標位置Ｌ_sを求めるために、マイクロコントローラ５０が前後アクチュエータ２３の操作のもとで水平方向探索を開始し、その枠内でヘッドレスト３の前面部品９が頭部４に向けて繰り出される。その間において、マイクロコントローラ５０は図７の上部線図に示されたキャパシタンス測定量Ｃ₃の経過を追跡する。

ヘッドレスト３の金属部品に基づく偽キャパシタンスを数値的に補償するために、マイクロコントローラ５０が検出済みキャパシタンス測定量Ｃ₃を、ヘッドレスト水平位置に関するキャパシタンス測定量Ｃ₃のシステム依存性を表すシステム特性曲線Ｋに標準化する。このシステム特性曲線Ｋはマイクロコントローラ５０にヘッドレスト箇所のリストの形態で記憶され、そのヘッドレスト箇所間はマイクロコントローラ５０で補間される。あるいはまた、システム特性曲線Ｋは近似モデル関数の形でも記憶できる。その標準化キャパシタンス測定量Ｃ′₃＝Ｃ₃／Ｋの経過が図７の中央線図に示されている。

水平方向目標位置Ｌ_sを求めるために、マイクロコントローラ５０は標準化キャパシタンス測定量Ｃ′₃を記憶されたしきい値Ｃ_hと比較し、このしきい値Ｃ_hが超過されたとき（図７の下部線図参照）、前後アクチュエータ２３を停止する。

ヘッドレスト３の水平方向位置調整中に目標位置Ｌ_sを「通り過ぎる」ことを防止するために、マイクロコントローラ５０は目標位置Ｌ_sが達成される前に前後アクチュエータ２３の変位移動速度ｄ_Hも段階的に低下させる。この場合、標準化キャパシタンス測定量Ｃ′₃がしきい値Ｃ_hに比べて低いしきい値Ｃｐを超過したとき（図７参照）、その変位移動速度ｄ_Hが低下される。

図８は位置調整装置２０の第２実施例を示している。この実施例は図２における位置調整装置２０の実施例と、以下おいて異なって説明されていない点については同じである。図２における送信電極３１ａ〜３１ｅの代わりに、図８では基板３０上における電極域３６、３７に５個の受信電極６０ａ〜６０ｅが同じ幾何学的配列で設けられている。図２の受信電極３２の代わりに、図８では電極域３５に１個の共同送信電極６１が同じ幾何学的配列で設けられている。ここでは単線３９のシールドは不要である。また図２に示された保護電極４１も要らない。その代わりにここでは好ましくは、制御装置２４を受信電極６０ａ〜６０ｅに接続する単線３８ａ〜３８ｅが特に個々に電気的に遮蔽されている。相応したシールド５３が図８に概略的に示されている。

図２と置き換えられた電極機能は図９における制御装置２４の変更によって引き起こされる。ここでは図３と異なって、キャパシタンス測定モジュール４７が単線３８ａ〜３８ｅを介して受信電極６０ａ〜６０ｅに接続されている。この測定モジュール４７はここでは単線３８ａ〜３８ｅを介して別個に伝達された受信信号Ｓ₁〜Ｓ₅を同時に検出するために形成されている。図８と図９における実施例の場合、時分割乗算器４６は不要である。周波数発生器４５は（同様に図３と異なって）単線３９を介して送信電極６１に接続されている。

これらの相違点を除いて、図９における制御装置２４の機能は上述した実施例に相当している。特に上述した制御動作は図９のマイクロコントローラ５０にも同じように付与されている。

さらに図１０〜図１２はそれぞれ図２と異なった電極配列の近接センサ２１の例を示している。ここに示された近接センサ２１のすべての例において、送信電極３１ａ〜３１ｅは受信電極６０ａ〜６０ｅとしても利用でき、共同受信電極３２は共同送信電極６１としても利用できる。

１ （車両用）シート
２ シートバック
３ ヘッドレスト
４ 頭部
５ 乗員
６ 垂直方向
７ 水平方向
８ 背面部品
９ 前面部品
１０ 支え棒（ヘッドレストステー）
１１ ヘッドレスト保持体
１３ 支持殻
１４ クッション
１５ カバー
１６ ラック
１７ ホルダ
２０ 位置調整装置
２１ 近接センサ
２２ （垂直）昇降アクチュエータ
２３ （水平）前後アクチュエータ
２４ 制御装置
２５ データ配線
２６ データ配線
２７ データ配線
３０ 基板
３１ａ〜３１ｅ 送信電極
３２ 受信電極
３３ 車両横方向
３４ ヘッドレスト中心
３５ 電極域
３６ 電極域
３７ 電極域
３８ａ〜３８ｅ 単線
３９ 単線
４０ 保護シールド
４１ 保護電極
４２ ホールセンサ
４３ 制御配線
４４ 測定配線
４５ 周波数発生器
４６ 時分割乗算器
４７ （容量式）測定モジュール
４８ ホールモジュール
４９ モータ制御装置
５０ マイクロコントローラ
５１ 検出有効範囲
５２ 交点
５３ シールド
６０ａ〜６０ｅ 受信電極
６１ 送信電極
ｄ_H 変位移動速度
ｄ_v 変位移動速度
ｈ ヘッドレスト（垂直方向）位置
ｈ_2/3 ヘッドレスト（垂直方向）位置値
ｈ_s ヘッドレスト（垂直方向）目標位置
Ｌ ヘッドレスト（水平方向）位置
Ｌ_s ヘッドレスト（水平方向）目標位置
Ｃ_o しきい値
Ｃ_h しきい値
Ｃ_i キャパシタンス測定量（ｉ＝１，２，・・・、５）
Ｃ_p しきい値
Ｆ 交番電界
Ｈ （水平方向）変位距離
Ｋ システム特性曲線
Ｍ 接地電位
Ｓ_i 受信信号（（ｉ＝１，２，・・・、５）
Ｖ （垂直方向）変位距離

Claims (15)

1. 車両用シート（１）のヘッドレスト（３）の位置調整装置（２０）であって、
   垂直方向に互いに間隔を隔てて配置された少なくとも３個の送信電極（３１ａ〜３１ｅ）と１個の共同受信電極（３２）とを有しヘッドレスト（３）に組入れ可能であるか組み入れられた容量式近接センサ（２１）と、ヘッドレスト（３）を車両用シート（１）に関して垂直方向に自動変位調整するための昇降アクチュエータ（２２）と、制御装置（２４）とを有し、該制御装置（２４）が、交番電界（Ｆ）を送信するために送信電極（３１ａ〜３１ｅ）を制御し、受信電極（３２）で検出された電気受信信号（Ｓ_i）から、各送信電極（３１ａ〜３１ｅ）と受信電極（３２）との間に形成されたキャパシタンスについての情報を含むそれぞれ関連キャパシタンス測定量（Ｃ_i）を決定し、およびそのキャパシタンス測定量（Ｃ_i）に応じて、乗員（５）の頭部位置に関してヘッドレスト（３）を垂直方向目標位置（ｈ_s）に置くために昇降アクチュエータ（２２）を制御するように設定されていることを特徴とする車両用シート（１）のヘッドレスト（３）の位置調整装置（２０）。
2. 制御装置（２４）が、少なくとも３個の送信電極（３１ａ〜３１ｅ）を時間的にシーケンシャルに制御するように設定されていることを特徴とする請求項１に記載の位置調整装置（２０）。
3. 車両用シート（１）のヘッドレスト（３）の位置調整装置（２０）であって、
   垂直方向に互いに間隔を隔てて配置された少なくとも３個の受信電極（６０ａ〜６０ｅ）と１個の共同送信電極（６１）とを有しヘッドレスト（３）に組入れ可能であるか組み入れられた容量式近接センサ（２１）と、ヘッドレスト（３）を車両用シート（１）に関して垂直方向に自動変位調整するための昇降アクチュエータ（２２）と、制御装置（２４）とを有し、該制御装置（２４）が、交番電界（Ｆ）を送信するために送信電極（６１）を制御し、各受信電極（６０ａ〜６０ｅ）でそれぞれ検出された電気受信信号（Ｓ_i）から、各受信電極（６０ａ〜６０ｅ）と送信電極（６１）との間に形成されたキャパシタンスについての情報を含むそれぞれ関連キャパシタンス測定量（Ｃ_i）を決定し、およびそのキャパシタンス測定量（Ｃ_i）に応じて、乗員（５）の頭部位置に関してヘッドレスト（３）を垂直方向目標位置（ｈ_s）に置くために昇降アクチュエータ（２２）を制御するように設定されていることを特徴とする車両用シート（１）のヘッドレスト（３）の位置調整装置（２０）。
4. 全送信電極（３１ａ〜３１ｅ）が共同受信電極（３２）に対して、ないしは全受信電極（６０ａ〜６０ｅ）が共同送信電極（６１）に対して同じ距離を有していることを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１つに記載の位置調整装置（２０）。
5. 共同受信電極（３２）ないし共同送信電極（６１）が、主に全送信電極（３１ａ〜３１ｅ）ないし全受信電極（６０ａ〜６０ｅ）で占められたヘッドレスト表面の垂直方向範囲にわたって延びる垂直方向に細長い少なくとも１つの電極域（３５）で形成されていることを特徴とする請求項４に記載の位置調整装置（２０）。
6. 少なくとも３個の各送信電極（３１ａ〜３１ｅ）ないし各受信電極（６０ａ〜６０ｅ）が、垂直方向において同じ位置に置かれ水平方向において互いに間隔を隔てられた２つの電極域（３６、３７）を有し、その両電極域（３６、３７）間を共同受信電極（３２）ないし共同送信電極（６１）が延びていることを特徴とする請求項５に記載の位置調整装置（２０）。
7. 少なくとも３個の送信電極（３１ａ〜３１ｅ）ないし受信電極（６０ａ〜６０ｅ）のうちのそれぞれ２個が、乗員（５）の頭部（４）が垂直方向目標位置（ｈ_s）において使用目的通りにぶつかるヘッドレスト（３）の中心の上下に対称に配置され、制御装置（２４）が、前記両送信電極（３１ｂ、３１ｄ）に関連するキャパシタンス測定量（Ｃ₂、Ｃ₄）の比較によって少なくとも１つの第３キャパシタンス測定量（Ｃ₃）を補助的に考慮に入れて目標位置（ｈ_s）の到達を認識するように設定されていることを特徴とする請求項１ないし６のいずれか１つに記載の位置調整装置（２０）。
8. 制御装置（２４）が、ヘッドレスト（３）の目標位置（ｈ_s）への接近中に昇降アクチュエータ（２２）の変位移動速度（ｄ_v）を連続してあるいは数段階で低下するように設定されていることを特徴とする請求項１ないし７のいずれか１つに記載の位置調整装置（２０）。
9. 近接センサ（２１）が垂直方向に互いに間隔を隔てて配置された３個以上特に５個以上の送信電極（３１ａ〜３１ｅ）ないし受信電極（６０ａ〜６０ｅ）を有し、制御装置（２４）が、隣り合う送信電極（３１ａ、３１ｂ；３１ｂ、３１ｃ）ないし受信電極（６０ａ、６０ｂ、６０ｂ、６０ｃ）に関連するキャパシタンス測定量（Ｃ₁、Ｃ₂；Ｃ₂、Ｃ₃）が値的に交差したときに昇降アクチュエータ（２２）の変位移動速度（ｄ_v）を段階づけて低下するように設定されていることを特徴とする請求項８に記載の位置調整装置（２０）。
10. 制御装置（２４）が、キャパシタンス測定量（Ｃ₃）が極値を超過したときに昇降アクチュエータ（２２）の変位移動速度（ｄ_v）を低下するように設定されていることを特徴とする請求項８又は９に記載の位置調整装置（２０）。
11. 制御装置（２４）が、ヘッドレスト（３）の全変位調整範囲（Ｖ、Ｈ）において頭部位置が検出されないときにヘッドレスト（３）の位置を記憶された標準目標位置（ｈ_2/3）に置くように設定されていることを特徴とする請求項１ないし１０のいずれか１つに記載の位置調整装置（２０）。
12. ヘッドレスト（３）を水平方向に変位調整するための前後アクチュエータ（２３）を有し、制御装置（２４）が、垂直方向目標位置（ｈ_s）の到達後に少なくとも１つのキャパシタンス測定量（Ｃ₃）と記憶されたしきい値（Ｃ_h）との比較に応じてヘッドレスト（３）を水平方向目標位置（Ｌｓ）に置くために前後アクチュエータ（２３）を制御するように設定されていることを特徴とする請求項１ないし１１のいずれか１つに記載の位置調整装置（２０）。
13. 制御装置（２４）が、水平方向目標位置（Ｌ_s）に調整するために関係するヘッドレスト水平方向位置（Ｌ）のキャパシタンス測定量（Ｃ₃）のシステム依存性を数値的に補償するように設定されていることを特徴とする請求項１２に記載の位置調整装置（２０）。
14. 制御装置（２４）が、水平方向目標位置（Ｌ_s）に調整するために関係するキャパシタンス測定量（Ｃ₃）を数値的に補償するためにヘッドレスト水平方向位置（Ｌ）に関して記憶されたシステム特性曲線（Ｋ）に標準化するように設定されていることを特徴とする請求項１３に記載の位置調整装置（２０）。
15. 制御装置（２４）が、水平方向目標位置（Ｌ_s）への接近中に前後アクチュエータ（２３）の変位移動速度（ｄ_H）を連続してあるいは数段階で低下するように設定されていることを特徴とする請求項１２ないし１４のいずれか１つに記載の位置調整装置（２０）。

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