JP4578262B2 - 頭部検知機能付きヘッドレスト及びヘッドレスト制御システム - Google Patents

Description

本発明は、自動車のヘッドレストの位置制御のための頭部検知機能付きヘッドレスト及びヘッドレスト制御システムに関する。

自動車シートのヘッドレストは、後方からの追突事故時の鞭打ち防止のために必要不可欠のものであり、そのような機能を発揮させるためには、ヘッドレストを搭乗者の頭部に対して適切な位置にセットすることが重要である。このため、従来、ヘッドレスト内に荷重検知式センサを搭載し、このセンサにより、搭乗者の頭部に常に一定の圧力が加わっている状態を検出することで頭部の動きにヘッドレストを追従させ、追突に伴う衝撃を感知したときにはヘッドレストの位置を固定することにより、ヘッドレストの機能をより高めるようにしたヘッドレストシステムが提案されている（特許文献１）。

また、ヘッドレスト内にコンデンサプレートを装着し、頭部との間の静電容量によってヘッドレストの高さを調整するようにした装置も提案されている（特許文献２）。
特開平８−１８７１３９号公報（段落００１２〜００１３、図１〜図３） 特開２０００−３０９２４２公報（段落０００８〜０００９、図１）

しかし、特許文献１に開示されたヘッドレスト制御システムでは、ヘッドレストが常に搭乗者の頭部に一定の圧力で接触した状態となっているので、運転操作時に不快感がつきまとうという問題がある。

本発明は、このような点に鑑みてなされたもので、搭乗者に不快感を与えることなく、常にヘッドレストを適切な位置に設定することができる頭部検出機能付きヘッドレスト及びヘッドレスト制御システムを提供することを目的とする。

本発明は、また、静電容量式センサが不動作になり易い状況下においても、検知機能に支障を来すことがないヘッドレスト制御システムの検知機能強化方法を提供することを他の目的とする。

本発明に係る頭部検出機能付きヘッドレストは、人体の頭部が当接する頭部当接面を有するヘッドレスト本体と、このヘッドレスト本体の前記頭部当接面の中央部に配置されて前記頭部が接触したことを検出する接触センサ、及び前記頭部当接面の両側に配置されて前記頭部が近接したことを非接触で検出する静電容量式センサを含むハイブリッドセンサとを備えたことを特徴とする。

本発明に係るヘッドレスト制御システムの検知機能強化方法は、ヘッドレスト本体の人体の頭部が当接する頭部当接面の両側に、前記頭部が近接したことを非接触で検出する静電容量式センサを配置すると共に、前記ヘッドレスト本体を駆動手段で前記頭部に対して接近する向きに駆動したとき、前記静電容量式センサが前記頭部の近接を検出して前記駆動手段を停止させるヘッドレスト制御システムにおいて、前記頭部当接面の中央部に前記頭部の接触を検出する接触センサを設け、前記静電容量式センサが前記頭部の近接を検出せずに前記接触センサが前記頭部接触を検出したときに前記駆動手段を停止させることを特徴とする。

本発明に係るヘッドレスト制御システムは、人体の頭部が当接する頭部当接面を有するヘッドレスト本体と、このヘッドレスト本体の前記頭部当接面の中央部に配置されて前記頭部が接触したことを検出する接触センサ、及び前記頭部当接面の両側に配置されて前記頭部が近接したことを非接触で検出する静電容量式センサを含むハイブリッドセンサと、前記ヘッドレスト本体を前記頭部に対して接近又は離間する向きに駆動する駆動手段と、前記ハイブリッドセンサの出力に基づいて前記ヘッドレスト本体が前記頭部と所定の隙間を介して位置するように前記駆動手段を駆動するヘッドレスト制御回路とを備えたことを特徴とする。

本発明の頭部検出機能付きヘッドレストによれば、ヘッドレスト本体の頭部当接面に、頭部が接触したことを検出する接触センサと、頭部が近接したことを非接触で検出する静電容量式センサとを含むハイブリッドセンサを配置しているので、静電容量式センサにより頭部の接近を非接触で検出することができ、仮に頭部が静電容量式センサで検出されなかった場合でも、接触センサが頭部のヘッドレスト本体への接触を検出するので、静電容量式センサとの組み合わせでヘッドレスト本体の最適な位置制御が可能である。

また、本発明のヘッドレスト制御システムの検知機能強化方法によれば、ヘッドレスト本体の頭部当接面に、頭部の近接を検出する静電容量式センサと、頭部の接触を検出する接触センサとを設け、静電容量式センサが何らかの理由で頭部の近接を検知しない状態で、接触センサが頭部の接触を検出したときには、駆動手段を停止させるので、静電容量式センサが不動作になり易い状況下においても、検知機能に支障を来すことがない。

また、本発明のヘッドレスト制御システムによれば、ハイブリッドセンサの出力に基づいてヘッドレスト本体が頭部と所定の隙間を介して位置するように制御されるので、ヘッドレストが頭部に対して非接触状態で追従することを可能とし、搭乗者に不快感を与えることがない。

以下、添付の図面を参照して、本発明の実施の形態を説明する。

図１は、本発明の第一の実施形態に係る自動車のヘッドレスト制御システムを適用した車載用シートを示す模式図である。

シート１０は、着座部１１と、この着座部１１の背面側から立ち上がる背もたれ部１２と、この背もたれ部１２の上端に取り付けられたヘッドレスト１３とからなる。

背もたれ部１２の上端部には、ヘッドレスト駆動モータ３が埋め込まれており、ヘッドレスト１３は、このモータ３により、搭乗者２１の頭部２２に対して接近（図１（ａ）の矢印の向き）又は離間する向きに駆動される。

ヘッドレスト１３は、搭乗者２１の頭部２２を頭部当接面１４ａで受けるウレタン等のクッション材からなるヘッドレスト本体１４と、このヘッドレスト本体１４の頭部当接面１４ａ側に装着されたハイブリッドセンサ１と、ヘッドレスト本体１４に装着されてハイブリッドセンサ１からの出力を判定して停止信号を出力する判定回路２とにより構成されている。判定回路２からの停止信号は、例えば背もたれ部１２等に埋め込まれたヘッドレスト制御回路４に出力されている。ヘッドレスト制御回路４は、この信号を受けてヘッドレスト駆動モータ３を制御する。

図２は、ハイブリッドセンサ１を組み込んだヘッドレスト１３を示す正面図、図３は同ハイブリッドセンサの一部の分解斜視図、図４は同ハイブリッドセンサ１を含む回路のブロック図である。ハイブリッドセンサ１は、頭部当接面１４ａの中央部に配置された接触センサ（以下、「Ｔセンサ」と呼ぶ。）１５と、その両側に配置された静電容量式静電容量式センサ（以下、「Ｃセンサ」と呼ぶ。）１６とにより構成されている。

Ｔセンサ１５は、図３に示すように、一対の可撓性シートを３１，３２を絶縁スペーサ３３を介して重合することにより構成される。可撓性シート３１，３２の対向面には、それぞれ導電パターン３４ａ，３４ｂ，３５が形成されている。この例では、導電パターン３４ａは接地電極（ＧＮＤ），３４ｂは電源電極（Ｖｃｃ）で、互いに絶縁された平行線状パターンとなっており、導電パターン３５は、これら平行線状パターンを短絡させる円状孤立パターンとなっている。絶縁スペーサ３３の所定位置には、開口部３６が形成され、この開口部３６の上下の導電パターン３４ａ，３４ｂ，３５がセル（接点部）３７を形成している。セル３７に可撓性シート３１，３２の厚み方向の荷重が加わると、開口部３６を介して導電パターン３４ａ，３４ｂと導電パターン３５とが接触するので、この接触により導電パターン３４ａ，３４ｂが導電パターン３５により短絡され、両者の間に流れる電流を検出することによって荷重の有無を判別することができる。

一方、Ｃセンサ１６は、例えばＴセンサ１５を挟んで両側に配置された一対の検知電極４１，４２及び検知回路４３を備えて構成されている。検知電極４１，４２は、可撓性シート３１に形成された矩形状の導電パターンであり、両者は相互に接続されている。検知電極４１は、静電容量を検出する検知回路４３の入力端子に接続されている。検知回路４３は、例えば検知電極４１，４２と人体（接地）との間の静電容量によって決まる周波数又はデューティー比で発振する発振回路と、その出力を積分する低域通過フィルタ等により構成することができる。

図４に示すように、判定回路２は、コンパレータ５１とＯＲゲート５２とを備えて構成されている。すなわち検知回路４３の出力は、コンパレータ５１の一方の入力端に入力されている。コンパレータ５１の他方の入力端には、判定電圧が与えられている。コンパレータ１は、これら入力端に与えられる電圧を比較して、検知回路４３の出力電圧が判定電圧を超えたときに近接検知信号を出力する。一方、Ｔセンサ１５からの接触検知信号も判定回路２に入力されている。ＯＲゲート５２は、コンパレータ５１からの近接検知信号とＴセンサ１５からの接触検知信号のいずれか一方がアクティブになったときに停止信号をヘッドレスト制御回路４に出力する。

次に、このように構成されたヘッドレスト制御システムの動作について説明する。

図１（ａ）に示すように、搭乗者２１がシート１０に着座すると、図示しない着座センサがこれを検知するか、又は搭乗者２１の調整指示入力に基づいてヘッドレスト制御回路４がヘッドレスト駆動モータ３を駆動してヘッドレスト１３を、図中矢印で示すように、搭乗者２１の頭部２２に向けて移動させる。これによりＣセンサ１６が頭部２２の近接を検出したら、その時点で判定回路２から停止信号が出力されるので、ヘッドレスト制御回路４は、ヘッドレスト駆動モータ３を停止する。この結果、図１（ｂ）に示すように、ヘッドレスト１３が頭部２２に対して所定の隙間を空けた状態で停止することになる。

もし、髪型、髪の濡れ具合、帽子の被着、髪飾り等の影響でＣセンサ１６による頭部２２の検出が出来なかった場合には、ヘッドレスト１３は、頭部２２に接触するまで移動し続けることになるが、頭部２２に接触した段階でＴセンサ１５からの信号に基づいて、判定回路２から停止信号が出力されるので、その時点でヘッドレスト１３を停止状態とさせれば良い。この場合、ヘッドレスト制御回路４は、ヘッドレスト１３を停止位置から僅かに後退させることにより、Ｃセンサ１６での本来の停止位置に戻すことも可能である。

このように、本実施形態のヘッドレスト制御システムによれば、Ｃセンサ１６により頭部の接近を非接触で検出することができ、仮に頭部がＣセンサ１６で検出できなかった場合でも、Ｔセンサ１５が頭部を検出するので、Ｃセンサ１６との組み合わせでヘッドレスト本体１４の最適な位置制御が可能になる。また、本実施形態のヘッドレスト制御システムによれば、ハイブリッドセンサ１の出力に基づいてヘッドレスト本体１４が頭部２２と所定の隙間を介して位置するように制御されるので、ヘッドレスト１４が頭部に対して非接触状態となり、搭乗者に不快感を与えることを防止することができる。

図５は、本発明の第２の実施形態に係るヘッドレスト制御システムの回路構成を示すブロック図である。

この実施形態では、Ｃセンサ１６の出力と、Ｔセンサ１５の出力をそれぞれ別々にヘッドレスト制御回路４に供給するようにしている。このシステムにおいては、搭乗者２１がシート１０に着座した直後、又は運転開始前にヘッドレスト１３を頭部２２に接近させ、最初にＣセンサ１６とＴセンサ１５のいずれがオン状態となるかを確認する。

この初期確認において、Ｃセンサ１６が最初にオンした場合には、ヘッドレスト制御回路４は、ヘッドレスト１３と頭部２２とが一定の隙間を保つようにヘッドレスト１３を追従制御させる。又は、Ｃセンサ１６がオンになった位置からヘッドレスト１３を後退させて一定の隙間を空けた状態で待機する。そして、後ろからの追突時には、後退させた距離だけ前進させ、頭部２２の接近を検知して停止させる制御を行う。

また、初期確認において、Ｔセンサ１５が最初にオンした場合には、Ｔセンサ１５がオンになった位置からヘッドレスト１３を後退させて一定の隙間を空けた状態で待機する。そして、後ろからの追突時には、後退させた距離だけ前進させ、頭部２２の接触を検知して停止させる制御を行う。

これにより、搭乗者の頭部の状態に応じたヘッドレストの最適位置制御が可能になる。

なお、以上の実施形態では、静電容量式センサとして静電容量型センサ、接触センサとしてメンブレンスイッチ型センサを使用したが、センサの形態はこれに限らないことは言うまでもない。

本発明の一実施形態に係るヘッドレスト制御システムを適用した自動車用シートの構成を示す模式図である。 同システムにおけるハイブリッドセンサを組み込んだヘッドレストの正面図である。 同ハイブリッドセンサの一部の分解斜視図である。 同ヘッドレスト制御システムの回路ブロック図である。 本発明の他の実施形態に係るヘッドレスト制御システムの回路ブロック図である。

符号の説明

１…ハイブリッドセンサ、２…判定回路，３…ヘッドレスト駆動モータ、４…ヘッドレスト制御回路、１５…接触センサ、１６…静電容量式センサ。

Claims (7)

1. 人体の頭部が当接する頭部当接面を有するヘッドレスト本体と、
   このヘッドレスト本体の前記頭部当接面の中央部に配置されて前記頭部が接触したことを検出する接触センサ、及び前記頭部当接面の両側に配置されて前記頭部が近接したことを非接触で検出する静電容量式センサを含むハイブリッドセンサと
   を備えたことを特徴とする頭部検知機能付きヘッドレスト。
2. 前記ハイブリッドセンサは、前記接触センサ及び前記静電容量式センサが一体に形成された構造からなることを特徴とする請求項１記載の頭部検知機能付きヘッドレスト。
3. ヘッドレスト本体の人体の頭部が当接する頭部当接面の両側に、前記頭部が近接したことを非接触で検出する静電容量式センサを配置すると共に、前記ヘッドレスト本体を駆動手段で前記頭部に対して接近する向きに駆動したとき、前記静電容量式センサが前記頭部の近接を検出して前記駆動手段を停止させるヘッドレスト制御システムにおいて、
   前記頭部当接面の中央部に前記頭部の接触を検出する接触センサを設け、
   前記静電容量式センサが前記頭部の近接を検出せずに前記接触センサが前記頭部の接触を検出したときに前記駆動手段を停止させる
   ことを特徴とするヘッドレスト制御システムの検知機能強化方法。
4. 人体の頭部が当接する頭部当接面を有するヘッドレスト本体と、
   このヘッドレスト本体の前記頭部当接面の中央部に配置されて前記頭部が接触したことを検出する接触センサ、及び前記頭部当接面の両側に配置されて前記頭部が近接したことを非接触で検出する静電容量式センサを含むハイブリッドセンサと、
   前記ヘッドレスト本体を前記頭部に対して接近又は離間する向きに駆動する駆動手段と、
   前記ハイブリッドセンサの出力に基づいて前記ヘッドレスト本体が前記頭部と所定の隙間を介して位置するように前記駆動手段を駆動するヘッドレスト制御回路と
   を備えたことを特徴とするヘッドレスト制御システム。
5. 前記ヘッドレスト制御回路は、前記ヘッドレスト本体を前記頭部に接近する向きで駆動し、前記静電容量式センサが前記頭部の近接を検出したら、前記ヘッドレスト本体をその位置で停止させることを特徴とする請求項４記載のヘッドレスト制御システム。
6. 前記ヘッドレスト制御回路は、前記ヘッドレスト本体を前記頭部に接近する向きで駆動し、前記静電容量式センサが前記頭部の近接を検出したら、前記ヘッドレスト本体をその位置から後退させ、前記頭部から所定の隙間分だけ離間した位置で停止させることを特徴とする請求項４記載のヘッドレスト制御システム。
7. 前記ヘッドレスト制御回路は、前記ヘッドレスト本体を前記頭部に接近する向きで駆動し、前記接触センサが前記頭部の接触を検出したら、前記ヘッドレスト本体をその位置から所定の隙間分だけ後退させ、その位置で停止させることを特徴とする請求項４記載のヘッドレスト制御システム。

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