JP4306673B2

JP4306673B2 - 乗員保護装置

Info

Publication number: JP4306673B2
Application number: JP2005323303A
Authority: JP
Inventors: 紀文伊豫田
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2005-11-08
Filing date: 2005-11-08
Publication date: 2009-08-05
Anticipated expiration: 2025-11-08
Also published as: EP1946978A4; CN100545007C; KR100813593B1; EP1946978B1; US20080004775A1; CN101098801A; JP2007131026A; WO2007055108A1; EP1946978A1; US7853381B2; DE602006012868D1; KR20070088749A; ES2341288T3

Description

本発明は、車両に対して車両後方から物体が衝突する衝突前段階に、車両に対して車両前方に移動可能なヘッドレストを、車両前方に移動させることで乗員保護を図る乗員保護装置に関する。

従来から、この種の乗員保護装置は知られている（例えば、特許文献１参照）。この特許文献１に記載の乗員保護装置では、ヘッドレストの前方移動量は、衝突時の乗員の頭部の後方の倒れ量に対応するように、追突車両の被追突車両に対する相対速度の大きさや、シートバックの歪量に応じて決定されている。
特開２００４−９８９１号公報

しかしながら、従来技術では、ヘッドレストの前方移動量を決定する際に、ヘッドレストに対する乗員頭部の距離が考慮されていないため、ヘッドレストに対する乗員頭部の距離の如何によっては、ヘッドレストの前方移動量が不適切となりえ、適切に乗員の保護を図ることができないという不十分な側面がある。

そこで、本発明は、ヘッドレストの前方移動量を適切に決定することができる乗員保護装置の提供を目的とする。

上記目的を達成するため、第１の発明は、車両に対して車両後方から物体が衝突する衝突前段階に、車両に対して車両前方に移動可能なヘッドレストを、車両前方に移動させることで乗員保護を図る乗員保護装置において、
ヘッドレストに静電容量センサが設けられ、前記ヘッドレストの前方移動時において静電容量センサにより検出される静電容量の時間に対する変化勾配に基づいて、前記ヘッドレストの前方移動量を制御することを特徴とする。

第２の発明は、第１の発明に係る乗員保護装置において、
ヘッドレストの前方移動速度を検出する手段を備え、
前記ヘッドレストの前方移動時における静電容量の時間に対する変化勾配と、前記ヘッドレストの前方移動速度とに基づいて、前記ヘッドレストの前方移動量を制御することを特徴とする。

第３の発明は、前記静電容量の時間に対する変化勾配が所定閾値を上回った場合に前記ヘッドレストの前方移動を停止させる移動停止手段を有する第１の発明に係る乗員保護装置において、
ヘッドレストの前方移動速度を検出する手段を備え、
前記静電容量の変化勾配又は前記所定閾値を、前記ヘッドレストの前方移動速度に応じて補正することを特徴とする。

第４の発明は、第２又は３の発明に係る乗員保護装置において、
前記ヘッドレストの前方移動速度に代えて、前記ヘッドレストの前方移動の駆動源に対する印加電圧又は印加電流が用いられることを特徴とする。

第５の発明は、第３の発明に係る乗員保護装置において、
静電容量センサで検出される静電容量の大きさが所定閾値を上回った場合に、前記ヘッドレストの前方移動を停止させる第２の移動停止手段を有することを特徴とする。

第６の発明は、第１の発明に係る乗員保護装置において、
前記ヘッドレストの前方移動の駆動源に対する印加電圧又は印加電流が一定値になるように制御する電圧制御手段を備えることを特徴とする。

本発明によれば、ヘッドレストの前方移動量を適切に決定することができる乗員保護装置が得られる。

以下、図面を参照して、本発明を実施するための最良の形態の説明を行う。

図１は、本発明による乗員保護装置の一実施例を示すシステム構成図であり、車両を側方から見た絵の中に、各主要構成要素が示されている。図２は、ヘッドレスト５の通常状態と、前方移動後の状態を示し、図３は、ヘッドレスト５の駆動機構を示す斜視図である。

本実施形態の乗員保護装置は、ヘッドレスト５の作動を制御する電子制御ユニット１０(以下、「ヘッドレスト制御ECU１０」という)を中心に構成される。ヘッドレスト制御ECU１０は、他のECUと同様、図示しないバスを介して互いに接続されたＣＰＵ、ＲＯＭ、及びＲＡＭ等からなるマイクロコンピュータから構成されている。

ヘッドレスト５は、通常のヘッドレストと同様、シート上部に、乗員の後頭部の高さに設定され、乗員頭部を背後から支持する役割を果たす。ヘッドレスト５は、図２に示すように、車両に対して車両前後方に移動可能に構成されている。即ち、ヘッドレスト５は、可逆式のアクチュエータ（例えば正逆回転可能なDCモータ５４）を駆動源として車両に対して車両前後方に移動可能とされる。尚、図２に示す例では、ヘッドレスト５は、斜め前後方向に移動するように構成されているが、前後方向のみ移動するものであってもよい。

図３に示す例では、ヘッドレスト５の駆動機構５０は、左右対のＸアーム５２と、DCモータ５４とを備え、Ｘアーム５２は、DCモータ５４の作動により開閉するように、DCモータ５４の出力軸にギア（図示せず）を介して接続されている。これにより、DCモータ５４の正逆回転に応じてＸアーム５２が開閉し、ヘッドレスト５が車両に対して車両前後方向に移動されることになる。尚、ヘッドレスト５の前方移動量は、DCモータ５４の作動量に応じて可変であり、また、ヘッドレスト５の前方移動速度は、DCモータ５４の作動速度（即ち回転速度）に応じて変化する。

図１を再度参照するに、ヘッドレスト制御ECU１０には、静電容量センサ１４が接続されている。静電容量センサ１４は、ヘッドレスト５の所定領域に設定され、当該所定領域に対向する物体（典型的には、乗員の頭部）との間の静電容量の大きさに応じた電気信号を出力する。静電容量センサ１４は、ヘッドレスト５の実効領域（乗員の後頭部サポート時に後頭部に接触することが予定されている領域）をカバーするように設定されてよい。

ヘッドレスト制御ECU１０には、CAN（controller area network）などの適切なバスを介して、車両に対する後方からの物体（典型的には、後方車両）の衝突不可避状態を判定するPCS（Pre-Crash System）・ECU４０が接続される。

PCS・ECU４０には、後方レーダセンサ４２が接続される。後方レーダセンサ４２は、電波（例えばミリ波）、光波（例えばレーザー）又は超音波を検出波として用いて、車両後方における後方物体（典型的には、後続車両）の状態を検出する。後方レーダセンサ４２は、後方物体と自車両との関係を示す情報、例えば自車両を基準とした後方物体の相対速度や相対距離を所定の周期で検出する。尚、後方レーダセンサ４２がミリ波レーダセンサの場合、ミリ波レーダセンサは、例えば２周波ＣＷ（Continuous Wave）方式により、電波のドップラー周波数を用いて後方物体の相対速度を計測し、２つの周波数の位相情報から後方物体の相対距離を計測してもよい。また、後方レーダセンサ４２は、放射ビームを１次元的又は２次元的に走査して、後方物体の方位を検出してもよい。これらの検出データは、PCS・ECU４０に所定の周期で送信される。

PCS・ECU４０は、後方レーダセンサ４２から得られる情報を用いて、後方物体に対する自車の相対関係（相対速度、距離、方位等）を検出し、この検出結果に基づいて後方物体との衝突が不可避であるか否かを判定する。尚、この種の判定手法は、前方衝突の分野で各種提案されており、これらの判定ロジックを同様に適用するものであってよい。また、不可避判定は、必ずしもＯＮ／ＯＦＦ判定である必要はなく、多段階的に評価されてもよい。また、後方レーダセンサ４２に代えて又はそれに加えて、車車間通信を介して、他車から当該他車と自車との関係に関する情報を取得してもよいし、車両後方を撮像するステレオカメラからの画像認識情報に基づいて、後方物体に対する自車の相対速度、距離、方位等を検出し、この検出結果に基づいて後方物体との衝突が不可避であるか否かを判定してもよい。

PCS・ECU４０により衝突不可避の判定がなされた場合、この判定結果は、上記バスを介してヘッドレスト制御ECU１０に供給される。ヘッドレスト制御ECU１０は、それに応答して、ヘッドレスト５を前方移動させる。これにより、その後の衝突時において、乗員の頭部の急激な後方移動が抑制され、いわゆるむち打ち症の発生を効果的に防止することができる。

ところで、上述の如くヘッドレスト５を前方移動させる際には、ヘッドレスト５を適切な位置で停止させることが有用である。この適切な位置としては、例えば、ヘッドレスト５が乗員頭部に接触する寸前位置が考えられる。これは、乗員頭部に対するいわゆる寸止め位置では、その後の追突による衝撃により乗員頭部の移動量を最小限に抑制することができるし、過大なヘッドレスト５の前方移動によって乗員頭部に対して与えうる好ましくない作用を防止することができるからである。

この点、本実施例では、上述の如く静電容量センサ１４を備えているので、静電容量センサ１４の静電容量の大きさ（絶対容量）が、ヘッドレスト５が乗員頭部に接触する寸前位置に対応する所定の目標値となるように、DCモータ５４を駆動制御してヘッドレスト５を前方移動させる構成も考えられる。

しかしながら、静電容量センサ１４の出力する静電容量の大きさは、温度や湿度の影響を大きく受けるため、所定の目標値を適切に設定することが困難又は不能であるという課題がある。

これに対して、本実施例では、図４以降を参照して以下で説明するように、静電容量センサ１４の出力する静電容量の大きさに代えて、静電容量センサ１４の出力値の変化態様を用いることで、乗員頭部に対してヘッドレスト５を所望の適切な位置で停止させることを可能とする。

図４は、本実施例のヘッドレスト制御ECU１０により実現されるヘッドレスト前方移動停止アルゴリズムを示す機能ブロック図である。

上述の如く衝突不可避の判定がなされ、DCモータ５４の作動（DCモータ５４に対する作動電圧の供給）が開始されると、それに伴い、ヘッドレストの前方移動が開始される。このとき、静電容量センサ１４の出力値は、図４に示すように、センサＩＣにより、容量カウント値Ｎに変換されて、ヘッドレスト制御ECU１０に入力される。容量カウント値Ｎとは、所定の基準容量Ｃ_Ｓに対する静電容量センサ１４の出力値Ｃ_０の比である。即ち、Ｎ＝Ｃ_０／Ｃ_Ｓである。容量カウント値Ｎは、ヘッドレストの前方移動が開始されると、ヘッドレスト制御ECU１０に所定周期毎に入力される。

ヘッドレスト制御ECU１０に入力された容量カウント値Ｎは、ローパスフィルタ及びハイパス（微分）フィルタに通され、静電容量の変化勾配Ｂ（Ｂ＝ｄＮ／ｄｔ）が算出される。即ち、所定周期毎に入力される容量カウント値Ｎに基づいて、容量カウント値Ｎの時間に対する変化量が算出される。以下、このようにして導出される静電容量の変化勾配Ｂを、「容量カウント変化勾配Ｂ」という。

容量カウント変化勾配Ｂは、所定の閾値Ａ_Ｓと比較される。所定の閾値Ａ_Ｓの設定態様については後述する。容量カウント変化勾配Ｂが所定の閾値Ａ_Ｓを上回ると、駆動回路制御ロジック部を介して、DCモータ５４に対して作動停止指示が出力される。これにより、DCモータ５４に対する作動電圧の供給が停止され、ヘッドレストの前方移動が停止される。

このように、図４に示す例では、ヘッドレストの前方移動時における容量カウント変化勾配Ｂが、所定の閾値Ａ_Ｓを超えると、DCモータ５４に対して作動停止指示が出力され、ヘッドレストの前方移動が停止される。

図５（Ａ）は、ある作動電圧でDCモータ５４を駆動したときの、容量カウント変化勾配Ｂの変化態様を時間軸で示し、図５（Ｂ）は、そのときの、乗員の頭部と、静電容量センサ１４（電極）との間の距離Ｌ（以下、「頭部−電極距離Ｌ」という）の実測値の変化態様を時間軸で示す。各図において、４つの曲線は、作動電圧を１６Ｖとした場合、作動電圧を１４Ｖとした場合を、それぞれ２回ずつ計測したときの変化態様を示す。また、各図において、容量カウント変化勾配Ｂが所定値Ａ_Ｓを超えた位置（ヘッドレストの前方移動停止時点）を、黒丸の印で示している。

図５（Ａ）から、容量カウント変化勾配Ｂは、全体として、時間と共に増加し、図５（Ｂ）から、頭部−電極距離Ｌは、時間と共に減少していくことが分かる。また、図５（Ａ）及び図５（Ｂ）から、作動電圧１６Ｖの２つの曲線が略同様の変化態様を示していることからも分かるように、作動電圧が同じ１６Ｖの場合には、容量カウント変化勾配Ｂが所定値Ａ_Ｓを超えた時の頭部−電極距離Ｌは略一致し、また、同様に、作動電圧１４Ｖの２つの曲線が略同様の変化態様を示していることからも分かるように、作動電圧が同じ１４Ｖの場合には、容量カウント変化勾配Ｂが所定値Ａ_Ｓを超えた時の頭部−電極距離Ｌは、略一致することが分かる。このことから、DCモータ５４の作動電圧が略一定に保つことができる場合には、容量カウント変化勾配Ｂに対して適切な閾値Ａ_Ｓを設定することで、作動毎にばらつきの無い態様で、乗員頭部に対してヘッドレスト５を所望位置（例えばヘッドレスト５が乗員頭部に接触する寸前位置）に停止させることができることが分かる。また、作動電圧の差がさほど大きくない場合（本例のように１４Ｖと１６Ｖの２Ｖ程度の差の場合）、容量カウント変化勾配Ｂが所定値Ａ_Ｓを超えた時の頭部−電極距離Ｌは、ある程度のばらつき内（２〜３ｍｍ）に収まっていることが分かる。このことから、例えDCモータ５４の作動電圧が略一定に保つことができない場合であっても、作動電圧の変動量がさほど大きくない場合には、作動毎にばらつきの少ない態様で、乗員頭部に対してヘッドレスト５を所望位置に停止させることができることが分かる。

ここで、特に注意すべきことは、この容量カウント変化勾配Ｂは、静電容量の大きさと異なり、温度や湿度の影響を大きく受けることはない。即ち、静電容量の大きさが温度や湿度の変化に伴って大きく変化しても、容量カウント変化勾配Ｂ自体に大きな変化は生じない。従って、本実施例によれば、静電容量センサ１４の出力する静電容量の変化勾配Ｂ（容量カウント変化勾配Ｂ）に基づいて、ヘッドレスト５の前方移動量を制御することで、温度や湿度の影響を受けないロバストな態様で、乗員頭部に対してヘッドレスト５を所望の適切な位置で停止させることが可能となる。

次に、図６を参照して、本発明の実施例２に係る乗員保護装置について説明する。図６は、本実施例２によるヘッドレスト制御ECU１０により実現されるヘッドレスト前方移動停止アルゴリズムを示す機能ブロック図である。以下では、実施例２に特有の構成についてのみ説明し、その他の構成については実施例１と同様であるとする。

本実施例では、図６に示すように、DCモータ５４の作動電圧（又は作動電流）を略一定値に制御する作動電圧制御部５６が設定される。これは、実際の車両では、DCモータ５４の作動電圧を供給する電源（バッテリ）は、他の各種負荷（スタータ、オーディオ装置、空調装置、ヘッドランプ、フォグランプ、コーナリングシグナルランプ等）に対しても電力供給を行うものであり、他の負荷の動作状態に応じて電圧が動的に変動したり、バッテリ自身の容量低下（劣化）等により電圧が経時的に変動したりするからである。

作動電圧制御部５６は、例えばバッテリからの電圧を、所定の一定電圧に制御して、DCモータ５４に供給する。例えば、バッテリからDCモータ５４への電源供給路にＤＣ−ＤＣコンバータ（昇圧回路）を設定し、作動電圧制御部５６は、バッテリからDCモータ５４に供給される電圧が一定となるように、ＤＣ−ＤＣコンバータの入力電圧に応じて出力デューティー（デューティー比）を制御する。これにより、上述の如くDCモータ５４の作動電圧の変動により生じうる、乗員頭部に対するヘッドレスト５の停止位置のばらつき（図５（Ｂ）参照）を低減することができる。

次に、図７以降を参照して、本発明の実施例３に係る乗員保護装置について説明する。図７は、本実施例３によるヘッドレスト制御ECU１０により実現されるヘッドレスト前方移動停止アルゴリズムを示す機能ブロック図である。以下では、実施例３に特有の構成についてのみ説明し、その他の構成については実施例１と同様であるとする。

図７に示す実施例では、所定の閾値Ａ_Ｓ０がDCモータ５４の作動電圧Ｖｍに応じて補正され（本例の場合は乗算器により閾値Ａ_Ｓ０に作動電圧Ｖｍが乗算され）、当該補正された閾値Ａ_Ｓ０’（＝Ａ_Ｓ０×Ｖｍ）と容量カウント変化勾配Ｂとが比較される。この補正理由については後述する。容量カウント変化勾配Ｂが、補正された閾値Ａ_Ｓ０’を上回ると、駆動回路制御ロジック部を介して、DCモータ５４に対して作動停止指示が出力される。これにより、DCモータ５４に対する作動電圧の供給が停止され、ヘッドレストの前方移動が停止される。

このように、図７に示す例では、ヘッドレストの前方移動時における容量カウント変化勾配Ｂが、DCモータ５４の作動電圧Ｖｍに応じて補正された閾値Ａ_Ｓ０’を超えると、DCモータ５４に対して作動停止指示が出力され、ヘッドレストの前方移動が停止される。

図８（Ａ）は、ある作動電圧でDCモータ５４を駆動したときの、容量カウント変化勾配Ｂの変化態様を時間軸で示し、図８（Ｂ）は、そのときの頭部−電極距離Ｌの実測値の変化態様を時間軸で示す。各図において、１２つの曲線は、それぞれ異なる作動電圧（１６Ｖ，１４Ｖ，１２Ｖ，１０Ｖ，９Ｖ，８Ｖ、各２回）をDCモータ５４に供給したときに計測したデータを示す。また、各図において、容量カウント変化勾配Ｂが所定値Ａ_Ｓ０を超えた位置（ヘッドレストの前方移動停止時点）を、黒丸の印で示している。

図８（Ａ）及び図８（Ｂ）から、作動電圧が１６Ｖから８Ｖといったような広範囲で変動する場合には、容量カウント変化勾配Ｂが所定値Ａ_Ｓ０を超えた時の頭部−電極距離Ｌは、大きなばらつき（８〜９ｍｍ）を有してしまうことが分かる。一方、作動電圧が同一の場合には、各作動電圧に係る２つの曲線が略同様の変化態様を示していることからも分かるように、容量カウント変化勾配Ｂが所定値Ａ_Ｓ０を超えた時の頭部−電極距離Ｌは、略一致していることが分かる。このことから、DCモータ５４の作動電圧Ｖｍに応じて適切な閾値Ａ_Ｓ０を設定することで、作動電圧毎にばらつきの無い態様で、乗員頭部に対してヘッドレスト５を所望位置に停止させることができることが分かる。

ここで、DCモータ５４の作動電圧Ｖｍに応じた閾値Ａ_Ｓ０’の好ましい設定方法について説明する。

先ず、DCモータ５４の作動電圧と容量カウント変化勾配Ｂとの関係を考察するに、上述の如く作動電圧Ｄｍが変動すると、それに伴って、容量カウント変化勾配Ｂが所定値Ａ_Ｓを超えた時の頭部−電極距離Ｌが大きく変動してしまうのは、DCモータ５４の作動電圧Ｖｍの変動によってヘッドレスト５の前方移動速度が変動することに起因すると考えられる。

図９は、DCモータ５４の作動電圧Ｖｍとヘッドレスト５の前方移動速度の関係を示すグラフである。図の各点は、作動電圧Ｖｍが１６Ｖ，１４Ｖ，１２Ｖ，１０Ｖ，９Ｖ，８Ｖのときに対応する。図９から、DCモータ５４の作動電圧Ｖｍとヘッドレスト５の前方移動速度との関係は、直線により近似できる、即ち比例関係にあることが分かる。（尚、DCモータ５４の作動電圧Ｖｍとの関係は、ヘッドレスト５の駆動機構５０の構成に応じて異なりうるが、一般的に比例関係である。）
ここで、容量カウント変化勾配Ｂ（＝ｄＮ／ｄｔ）は、頭部−電極距離Ｌの変化速度（ｄＬ／ｄｔ）を用いて、Ｂ（＝ｄＮ／ｄｔ）＝ｄＮ／ｄＬ×ｄＬ／ｄｔと表せることから、ｄＮ／ｄＬ及びｄＬ／ｄｔに依存することが分かる。頭部−電極距離Ｌの変化速度ｄＬ／ｄｔは、ヘッドレスト５の前方移動速度に線形的に依存し、それ故に、容量カウント変化勾配Ｂは、DCモータ５４の作動電圧Ｖｍに線形的に依存する。このことから、容量カウント変化勾配ＢをDCモータ５４の作動電圧Ｖｍで割ることで、容量カウント変化勾配Ｂの作動電圧に対する依存性（ｄＬ／ｄｔ）を無くして、容量カウント変化勾配Ｂの頭部−電極距離Ｌに対する依存性（ｄＮ／ｄＬ）のみを残すことができると予測できる。以下、容量カウント変化勾配ＢをDCモータ５４の作動電圧Ｖｍで除して得られる値Ｂ／Ｖｍを、標準化変化勾配Ｂ／Ｖｍという。

図１０（Ａ）は、容量カウント変化勾配Ｂと頭部−電極距離Ｌとの関係を示す図であり、図１０（Ｂ）は、標準化変化勾配Ｂ／Ｖｍと頭部−電極距離Ｌとの関係を示す図である。各図において、１２つの曲線は、それぞれ異なる作動電圧（１６Ｖ，１４Ｖ，１２Ｖ，１０Ｖ，９Ｖ，各２回、８Ｖ、１回）をDCモータ５４に供給したときに計測したデータを示す。図１０に示すように、容量カウント変化勾配Ｂと頭部−電極距離Ｌとの関係は、作動電圧に応じて大きくばらつくのに対して、標準化変化勾配Ｂ／Ｖｍと頭部−電極距離Ｌとの関係は、バラツキが少ない。このことから、容量カウント変化勾配ＢをDCモータ５４の作動電圧Ｖｍで割ることで、容量カウント変化勾配Ｂの作動電圧依存性を無くすことができることが分かる。

図１１（Ａ）は、ある作動電圧でDCモータ５４を駆動したときの、標準化変化勾配Ｂ／Ｖｍの変化態様を時間軸で示し、図１１（Ｂ）は、そのときの頭部−電極距離Ｌの実測値の変化態様を時間軸で示し、図８（Ｂ）と同じである。各図において、１１つの曲線は、それぞれ異なる作動電圧（１６Ｖ，１４Ｖ，１２Ｖ，１０Ｖ，９Ｖ，各２回、８Ｖ、１回）をDCモータ５４に供給したときに計測したデータを示す。また、各図において、容量カウント変化勾配Ｂが所定値Ａ_Ｓ０を超えた位置（ヘッドレストの前方移動停止時点）を、黒丸の印で示している。

図８（Ａ）及び図８（Ｂ）を対照比較しても明らかなように、図１１（Ａ）及び図１１（Ｂ）から、作動電圧が１６Ｖから８Ｖといったような広範囲で変動する場合であっても、標準化変化勾配Ｂ／Ｖｍが所定値Ａ_Ｓ０を超えた時の頭部−電極距離Ｌは、比較的小さなばらつき内（２〜３ｍｍ）に収まっていることが分かる。このことから、標準化変化勾配Ｂ／Ｖｍに対して適切な閾値Ａ_Ｓ０（例えば平均的な作動電圧に対して所望の頭部−電極距離Ｌとなるときの標準化変化勾配Ｂ／Ｖｍ）を設定することで、作動電圧毎にばらつきの無い態様で、乗員頭部に対してヘッドレスト５を所望位置に停止させることができることが分かる。即ち、例えDCモータ５４の作動電圧が略一定に保つことができない場合であっても、作動毎にばらつきの少ない態様で、乗員頭部に対してヘッドレスト５を所望位置に停止させることができることが分かる。

尚、上述した図７に示すヘッドレスト前方移動停止アルゴリズムでは、閾値Ａ_Ｓ０に対してDCモータ５４の作動電圧Ｖｍを乗じて、閾値Ａ_Ｓ０を補正しているが、これは、標準化変化勾配Ｂ／Ｖｍと、閾値Ａ_Ｓ０を比較する構成と等価である。即ち、閾値Ａ_Ｓ０≦Ｂ／Ｖｍによる判定と、閾値Ａ_Ｓ０’（＝Ａ_Ｓ０×Ｖｍ）≦Ｂによる判定は等価である。

このように本実施例によれば、容量カウント変化勾配ＢのDCモータ５４の作動電圧に対する依存性を適切に除去することで、作動電圧毎にばらつきの無い態様で、乗員頭部に対してヘッドレスト５を所望位置に停止させることができる。

従って、本実施例では、上述の実施例２で説明したような作動電圧制御部５６（及びＤＣ−ＤＣコンバータ）を不要とすることができる。但し、本実施例において、作動電圧制御部５６による制御下で、DCモータ５４の作動電圧を意図的に変化させて、ヘッドレスト５の前方移動速度を変化させることも可能である。この場合、例えば追突事象の発生までの時間が非常に短い場合に、速やかに所望位置までヘッドレスト５を停止させることができる。この場合も、上述と同様に、DCモータ５４の作動電圧に応じたＡ_Ｓ０’を用いることで、作動毎にばらつきの少ない態様で、乗員頭部に対してヘッドレスト５を所望位置に停止させることができる。

次に、図１２以降を参照して、本発明の実施例３に係る乗員保護装置について説明する。図１２は、本実施例４によるヘッドレスト制御ECU１０により実現されるヘッドレスト前方移動停止アルゴリズムを示す機能ブロック図である。以下では、実施例４に特有の構成についてのみ説明し、その他の構成については実施例３と同様であるとする。

本実施例４は、上述の容量カウント変化勾配Ｂ（＝ｄＮ／ｄｔ）に対する判定ロジックに加えて、静電容量の絶対値（容量カウント値Ｎ）に対する判定ロジックを用いる構成に関する。

具体的には、図１２に示すように、ヘッドレスト制御ECU１０に入力された容量カウント値Ｎは、ローパスフィルタに通され、所定の閾値Ｎ_ｔｈｒと比較される。所定の閾値Ｎ_ｔｈｒは、乗員頭部に対してヘッドレスト５が接触した場合の容量カウント値Ｎよりも大きな値、例えば乗員頭部がヘッドレスト５に押し付けられるときのような大きな値に設定される。

容量カウント変化勾配Ｂが所定の閾値Ａ_Ｓ０’（＝Ａ_Ｓ０×Ｖｍ）を上回った場合、又は、静電容量の容量カウント値Ｎが所定の閾値Ｎ_ｔｈｒを上回った場合、駆動回路制御ロジック部を介して、DCモータ５４に対して作動停止指示が出力される。即ち、何れかの判定結果が“ＴＲＵＥ”となると、DCモータ５４に対する作動電圧の供給が停止され、ヘッドレストの前方移動が停止される。

ところで、例えば急制動時の慣性により又は運転者の自らの動作により、ヘッドレスト５の前方移動時に乗員頭部がヘッドレスト５から離れる方向に移動している場合には、ヘッドレスト５の前方移動時に容量カウント変化勾配Ｂは大きくなり難く、従って、かかる状況下では、容量カウント変化勾配Ｂが所定の閾値Ａ_Ｓ０’（＝Ａ_Ｓ０×Ｖｍ）を上回ることなく、ヘッドレスト５が、上述のいわゆる寸止め位置を越えて、乗員頭部と接触する位置及び更に乗員頭部を前方に押し出す位置まで前方移動してしまう可能性がある。

一方、容量カウント値Ｎは、上述の如く温度や湿度の影響を大きく受けるものの、ヘッドレスト５が乗員頭部に接触した段階以降では、温度や湿度の影響を大きく受けない。従って、ヘッドレスト５が乗員頭部に接触した段階以降では、静電容量の絶対値は、温度や湿度の影響を受けない、ヘッドレスト５と乗員頭部との距離を表す有用な指標として利用できる。

したがって、本実施例によれば、上述の如く、静電容量の絶対値（容量カウント値Ｎ）に対する判定ロジックを追加することで、例えば乗員頭部がヘッドレスト５から離れる方向に動いているような状況下においても、ヘッドレスト５が乗員頭部と接触する位置で、或いは、遅くとも乗員頭部を前方に押し出す位置までに、ヘッドレスト５を停止させることができる。尚、乗員頭部がヘッドレスト５に向かう方向に動いているような状況下では、容量カウント変化勾配Ｂが所定の閾値Ａ_Ｓ０’（＝Ａ_Ｓ０×Ｖｍ）を上回ることになるので、上述の如く、ヘッドレスト５を適切な位置に停止させることができる。

尚、本実施例４は、上述の実施例３と組み合わせたものを説明しているが、上述の実施例１，２に対しても同様に適切に組み合わせることができる。

また、上述の実施例１〜４のいずれにおいても、ヘッドレスト５の過大な前方移動を防止するためのフェールセーフ機能として、ヘッドレスト５と乗員の頭部との接触を検知するタッチセンサを別途設定してもよい。この場合、ヘッドレスト制御ECU１０は、上述のような静電容量センサ１４の出力に基づくDCモータ５４に対する制御中、タッチセンサからオン信号が入力された場合（図４等における“その他の制御信号”参照）には、直ちにDCモータ５４の駆動を中止してヘッドレスト５の前方移動を停止する。これにより、ヘッドレスト５が必要以上に前方移動されないことを保証することができる。

以上、本発明の好ましい実施例について詳説したが、本発明は、上述した実施例に制限されることはなく、本発明の範囲を逸脱することなく、上述した実施例に種々の変形及び置換を加えることができる。

例えば、上述の実施例では、所定周期毎に入力される容量カウント値Ｎを微分して、各周期における容量カウント変化勾配Ｂを求めているが、容量カウント変化勾配Ｂは、作動開始時ｔ０の容量カウント値Ｎ（ｔ０）と、現時点ｔ１の容量カウント値Ｎ（ｔ１）に基づいて、導出してもよい。即ち、容量カウント変化勾配Ｂ＝（Ｎ（ｔ１）−Ｎ（ｔ０））／（ｔ１−ｔ０）。

また、容量カウント変化勾配Ｂに代えて、簡易的に、静電容量の変化量を用いることも可能である。例えば、作動開始時ｔ０の容量カウント値Ｎ（ｔ０）と、現時点ｔ１の容量カウント値Ｎ（ｔ１）との差分値が、所定閾値を上回った場合に、ヘッドレスト５を停止させることとしてもよい。或いは、作動開始時から所定時間内に、容量カウント値Ｎが所定閾値以上増加した場合に、ヘッドレスト５を停止させることとしてもよい。これらの構成についても、上述の実施例３と同様に、差分値又は所定閾値を、ヘッドレスト５の前方移動速度（DCモータ５４の作動電圧）に応じて補正することとしてもよい。

また、上述の実施例３等では、ヘッドレスト５の前方移動速度が、DCモータ５４の作動電圧（印加電圧）と比例関係にあることから、ヘッドレスト５の前方移動速度に応じた閾値Ａ_Ｓ０’として、DCモータ５４の作動電圧Ｖｍに応じた閾値Ａ_Ｓ０’を用いているが、同様に、DCモータ５４の作動電流（印加電流）Ｉｍに応じた同様の閾値Ａ_Ｓ０’を用いることも可能である。

また、上述の実施例では、乗員の顔向きが真正面に向いている場合が想定されているが、例えば車内カメラ等で認識可能な乗員の顔向きに応じて、ヘッドレスト５の停止位置（即ち閾値Ａ_Ｓ等）を変化させる構成等、ヘッドレスト５の停止位置を決定する他の構成が組合せとして存在してもよい。

本発明による乗員保護装置の一実施例を示すシステム構成図である。ヘッドレスト５の通常状態と、前方移動後の状態を示す図である。ヘッドレスト５の駆動機構を示す斜視図である。実施例１に係るヘッドレスト制御ECU１０により実現されるヘッドレスト前方移動停止アルゴリズムを示す機能ブロック図である。作動電圧（１４Ｖ，１６Ｖ）でDCモータ５４を駆動したときの、容量カウント変化勾配Ｂの変化態様を時間軸で示す図である。作動電圧（１４Ｖ，１６Ｖ）でDCモータ５４を駆動したときの、頭部−電極距離Ｌの実測値を時間軸で示す図である。本実施例２によるヘッドレスト制御ECU１０により実現されるヘッドレスト前方移動停止アルゴリズムを示す機能ブロック図である。本実施例３によるヘッドレスト制御ECU１０により実現されるヘッドレスト前方移動停止アルゴリズムを示す機能ブロック図である。より広範の作動電圧でDCモータ５４を駆動したときの、容量カウント変化勾配Ｂの変化態様を時間軸で示す図である。図８（Ａ）と同じ各作動電圧でDCモータ５４を駆動したときの、頭部−電極距離Ｌの実測値を時間軸で示す図である。 DCモータ５４の作動電圧Ｖｍとヘッドレスト５の前方移動速度の関係を示すグラフである。図１０（Ａ）は、容量カウント変化勾配Ｂと頭部−電極距離Ｌとの関係を示す図であり、図１０（Ｂ）は、標準化変化勾配Ｂ／Ｖｍと頭部−電極距離Ｌとの関係を示す図である。各作動電圧でDCモータ５４を駆動したときの、標準化変化勾配Ｂの変化態様を時間軸で示す図である。図１１（Ａ）と同じ各作動電圧でDCモータ５４を駆動したときの、頭部−電極距離Ｌの実測値を時間軸で示す図である。本実施例４によるヘッドレスト制御ECU１０により実現されるヘッドレスト前方移動停止アルゴリズムを示す機能ブロック図である。

符号の説明

５ヘッドレスト
１０ヘッドレスト制御ECU
１４静電容量センサ
４０ PCS・ECU
４２後方レーダセンサ
５４ DCモータ
５６作動電圧制御部

Claims

車両に対して車両後方から物体が衝突する衝突前段階に、車両に対して車両前方に移動可能なヘッドレストを、車両前方に移動させることで乗員保護を図る乗員保護装置において、
ヘッドレストに静電容量センサが設けられ、前記ヘッドレストの前方移動時において静電容量センサにより検出される静電容量の時間に対する変化勾配に基づいて、前記ヘッドレストの前方移動量を制御することを特徴とする、乗員保護装置。
ヘッドレストの前方移動速度を検出する手段を備え、
前記ヘッドレストの前方移動時における静電容量の時間に対する変化勾配と、前記ヘッドレストの前方移動速度とに基づいて、前記ヘッドレストの前方移動量を制御することを特徴とする、請求項１に記載の乗員保護装置。
前記静電容量の時間に対する変化勾配が所定閾値を上回った場合に前記ヘッドレストの前方移動を停止させる移動停止手段を有する請求項１に記載の乗員保護装置において、
ヘッドレストの前方移動速度を検出する手段を備え、
前記静電容量の変化勾配又は前記所定閾値を、前記ヘッドレストの前方移動速度に応じて補正することを特徴とする、乗員保護装置。
前記ヘッドレストの前方移動速度に代えて、前記ヘッドレストの前方移動の駆動源に対する印加電圧又は印加電流が用いられることを特徴とする、請求項２又は３に記載の乗員保護装置。
静電容量センサで検出される静電容量の大きさが所定閾値を上回った場合に、前記ヘッドレストの前方移動を停止させる第２の移動停止手段を有することを特徴とする、請求項３に記載の乗員保護装置。
前記ヘッドレストの前方移動の駆動源に対する印加電圧又は印加電流が一定値になるように制御する電圧制御手段を備えることを特徴とする、請求項１に記載の乗員保護装置。