專利名稱：乘員保護(hù)裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種乘員保護(hù)裝置，該乘員保護(hù)裝置在物體從車輛后方碰 向車輛的碰撞前階段，通過使可相對于車輛向車輛前方移動(dòng)的頭枕向車輛 前方移動(dòng)，來實(shí)現(xiàn)對乘員的保護(hù)。
背景技術(shù)：
一直以來，公知有這種乘員保護(hù)裝置(例如，參照專利文獻(xiàn)1)。在 該專利文獻(xiàn)1所記載的乘員保護(hù)裝置中，為了使頭枕的向前移動(dòng)量與碰揸 時(shí)乘員頭部的向后傾倒量相對應(yīng)，根據(jù)追尾車輛相對于被追尾車輛的相對 速度的大小或座椅靠背的變形量來確定頭枕的向前移動(dòng)量。
專利文獻(xiàn)1:日本專利文獻(xiàn)特開2004—9891號公報(bào)
然而，現(xiàn)有技術(shù)在確定頭枕的向前移動(dòng)量時(shí)，由于沒有考慮到乘員頭
部的相對于頭枕的距離，因此存在下述不完美的一面，即根據(jù)乘員頭部
相對于頭枕的距離的不同，頭枕的向前移動(dòng)量會(huì)不合適，從而無法恰當(dāng)?shù)?實(shí)現(xiàn)乘員的保護(hù)。

發(fā)明內(nèi)容
因此，本發(fā)明的目的在于提供一種乘員保護(hù)裝置，可以恰當(dāng)?shù)卮_定頭 枕的向前移動(dòng)量。
為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明第一方案提供了如下的一種乘員保護(hù)裝 置，在物體從車輛后方碰向車輛的碰撞前階段，通過使可相對于車輛向車 輛前方移動(dòng)的頭枕向車輛前方移動(dòng)，來實(shí)現(xiàn)乘員的保護(hù)，所述乘員保護(hù)裝 置的特征在于，在頭枕上設(shè)置有電容傳感器，所述乘員保護(hù)裝置基于在所 述頭枕向前方移動(dòng)時(shí)由該電容傳感器檢測的電容的變化狀態(tài)，米控制所述 頭枕的向前移動(dòng)量。 本發(fā)明第二方案中的乘員保護(hù)裝置在第一方案的基礎(chǔ)上還具有如下特
征
基于所述檢測出的電容的變化率和所述頭枕的向前移動(dòng)速度，來控制 所述頭枕的向前移動(dòng)量。
本發(fā)明第三方案中的乘員保護(hù)裝置在第一方案的基礎(chǔ)上還具有在所述
檢測出的電容的變化率超過規(guī)定閾值時(shí)使所述頭枕停止向前方移動(dòng)的移動(dòng) 停止單元，并且，
根據(jù)所述頭枕的向前移動(dòng)速度對所述檢測出的電容的變化率或者所述 規(guī)定閾值進(jìn)行修正。
本發(fā)明第四方案中的乘員保護(hù)裝置在第二或第三方案的基礎(chǔ)上還具有 如下特征
使用施加于使所述頭枕向前方移動(dòng)的驅(qū)動(dòng)源上的電壓或者電流，來代 替所述頭枕的向前移動(dòng)速度。
本發(fā)明第五方案中的乘員保護(hù)裝置在第三方案的基礎(chǔ)上還具有如下特
征
具有第二移動(dòng)停止單元，該第二移動(dòng)停止單元在所述檢測出的電容的 大小超過規(guī)定的閾值時(shí)，使所述頭枕停止向前方移動(dòng)。
本發(fā)明第六方案中的乘員保護(hù)裝置在第一方案的基礎(chǔ)上還具有如下特
征
具有電壓控制單元，該電壓控制單元將施加于使所述頭枕向前方移動(dòng) 的驅(qū)動(dòng)源的電壓或者電流控制為恒定值。
根據(jù)本發(fā)明，能夠得到可以恰當(dāng)?shù)卮_定頭枕的向前移動(dòng)量的乘員保護(hù) 裝置。


圖1是表示本發(fā)明的乘員保護(hù)裝置的一個(gè)實(shí)施例的系統(tǒng)構(gòu)成圖； 圖2是頭枕5的通常狀態(tài)和向前方移動(dòng)后的狀態(tài)的示意圖； 圖3是表示頭枕5的驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的立體圖4是示出通過第一實(shí)施例的頭枕控制ECU 10實(shí)現(xiàn)的頭枕前方移動(dòng)
停止算法的功能框圖5的(A)是以時(shí)間軸示出當(dāng)以工作電壓(14V， 16V)驅(qū)動(dòng)DC馬 達(dá)54時(shí)容量計(jì)算變化率B的變化狀態(tài)的圖，圖5的(B)是以時(shí)間軸示出 當(dāng)以工作電壓(14V， 16V)驅(qū)動(dòng)DC馬達(dá)54時(shí)頭部一電極距離L的實(shí)測 值的圖6是示出通過本第二實(shí)施例的頭枕控制ECU 10所實(shí)現(xiàn)的頭枕前方 移動(dòng)停止算法的功能框圖7是示出通過本第三實(shí)施例的頭枕控制ECU 10所實(shí)現(xiàn)的頭枕前方 移動(dòng)停止算法的功能框圖8的(A)是以時(shí)間軸示出當(dāng)以更大范圍的工作電壓驅(qū)動(dòng)DC馬達(dá) 54時(shí)容量計(jì)算變化率B的變化狀態(tài)的圖，圖8的(B)是以時(shí)間軸示出當(dāng) 以與圖8的(A)相同的各工作電壓驅(qū)動(dòng)DC馬達(dá)54時(shí)頭部一電極距離L 的實(shí)測值的圖9是示出DC馬達(dá)54的工作電壓Vm和頭枕5的向前移動(dòng)速度的關(guān) 系的坐標(biāo)圖IO的(A)是示出容量計(jì)算變化率B和頭部一 電極距離L的關(guān)系的 圖，圖10的(B)是示出標(biāo)準(zhǔn)化變化率B/Vm和頭部一電極距離L的關(guān)系 的圖11的(A)是以時(shí)間軸示出當(dāng)以各工作電壓驅(qū)動(dòng)DC馬達(dá)54時(shí)標(biāo) 準(zhǔn)化變化率B/Vm的變化狀態(tài)的圖，圖ll的(B)是以時(shí)間軸示出當(dāng)以與 圖11的(A)相同的各工作電壓驅(qū)動(dòng)DC馬達(dá)54時(shí)頭部一電極距離L的 實(shí)測值的圖12是示出通過本第四實(shí)施例的頭枕控制ECU IO實(shí)現(xiàn)的頭枕前方移 動(dòng)停止算法的功能框圖。
具體實(shí)施例方式
以下，參照附圖來說明本發(fā)明的具體實(shí)施方式
。 第一實(shí)施例
圖1是表示本發(fā)明的乘員保護(hù)裝置的一個(gè)實(shí)施例的系統(tǒng)構(gòu)成圖，在從 側(cè)面觀察車輛的圖形中，示出了各主要構(gòu)成部件。圖2示出了頭枕5的通 常狀態(tài)和向前方移動(dòng)后的狀態(tài)，圖3是表示頭枕5的驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的立體圖。
本實(shí)施方式的乘員保護(hù)裝置是以控制頭枕5的動(dòng)作的電子控制單元10 (以下，稱為"頭枕控制ECU 10")為中心而構(gòu)成的。頭枕控制ECU 10 與其他的ECU—樣，具有由通過未圖示的總線相互連接的CPU、 ROM、 以及RAM等構(gòu)成的微型計(jì)算機(jī)。
頭枕5與一般的頭枕相同，設(shè)定在座椅的上部、乘員的后頭部的高度 上，以起到從背后支承乘員頭部的作用。如圖2所示，頭枕5可相對于車 輛向車輛的前后方向移動(dòng)。即，頭枕5以可逆式的驅(qū)動(dòng)器(例如，可正反 旋轉(zhuǎn)的DC馬達(dá)54)作為驅(qū)動(dòng)源，可相對于車輛在車輛前后方上移動(dòng)。另 外，在圖2所示的例子中，頭枕5被構(gòu)成為向斜前斜后方向移動(dòng)，但也可 以只在前后方向上移動(dòng)。
在圖3所示的例子中，頭枕5的驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)50具有左右成對的X臂52 和DC馬達(dá)54， X臂52通過齒輪(未圖示)與DC馬達(dá)54的輸出軸連 接，以通過DC馬達(dá)54的工作而使其開閉。由此，根據(jù)DC馬達(dá)54的正 反旋轉(zhuǎn)來使X臂52開閉，從而頭枕5能夠相對于車輛在車輛前后方向上 移動(dòng)。而且，頭枕5的向前移動(dòng)量可根據(jù)DC馬達(dá)54的工作量而變化，另 外，頭枕5的前方移動(dòng)速度根據(jù)DC馬達(dá)54的工作速度(即旋轉(zhuǎn)速度)而 變化。
再次參照圖1，在頭枕控制ECU 10上，連接有電容傳感器14。電容 傳感器14被設(shè)定在頭枕5的規(guī)定區(qū)域內(nèi)，輸出與相對于該規(guī)定區(qū)域的物 體(典型的為乘員的頭部)之間的電容的大小相應(yīng)的電信號。電容傳感器 14可以設(shè)定為覆蓋頭枕5的有效區(qū)域(在支承乘員的后頭部時(shí)預(yù)定與后頭
部接觸的區(qū)域)內(nèi)。
在頭枕控制ECU10上，通過CAN (controller area network,控制器局
域網(wǎng)絡(luò))等適當(dāng)?shù)目偩€，連接有判斷來自后方的物體(典型的為后方車 輛)對車輛的碰撞不可避免狀態(tài)的PCS (Pre-Crash System,碰撞預(yù)防系 統(tǒng))'ECU40。
在PCS ECU 40上，連接有后方雷達(dá)傳感器42。后方雷達(dá)傳感器42
使用電波(例如毫米波)、光波(例如激光)或者超聲波作為檢測波，來 檢測車輛后方的后方物體(典型的為后續(xù)車輛)的狀態(tài)。后方雷達(dá)傳感器
42以規(guī)定的周期檢測表示后方物體和本車的關(guān)系的信息，例如，以本車為 基準(zhǔn)的后方物體的相對速度和相對距離。而且，當(dāng)后方雷達(dá)傳感器42為 毫米波雷達(dá)傳感器時(shí)，毫米波雷達(dá)傳感器可以通過例如雙頻CW (Continuous Wave,連續(xù)波)方式，利用電波的多普勒頻率來測量后方物 體的相對速度，并根據(jù)2個(gè)頻率的相位信息來測量后方物體的相對距離。 另外，后方雷達(dá)傳感器42也可以對放射線進(jìn)行一維或二維的掃描，來檢 測后方物體的方位。這些檢測數(shù)據(jù)以規(guī)定的周期被發(fā)送給PCS ECU40。
PCS ECU 40使用從后方雷達(dá)傳感器42所得到的信息來檢測出本車 相對于后方物體的相對關(guān)系(相對速度、距離、方位等)，根據(jù)該檢測結(jié) 果來判斷與后方物體的碰撞是否不可避免。該判斷方法在前方碰撞的領(lǐng)域 內(nèi)被提出了多種形式，可同樣適用于這些判斷邏輯。另外，不可避免判斷 未必需要ON/OFF判斷，也可以進(jìn)行多階段地評判。也可以代替后方雷達(dá) 傳感器42或者在此基礎(chǔ)上通過車與車之間的通信，從其他車輛獲得有關(guān) 該其他車輛和本車的關(guān)系的信息，也可以根據(jù)來自對車輛后方攝像的立體 攝影機(jī)的圖像識(shí)別信息，來檢測出本車相對于后方物體的相對速度、距 離、方位等，根據(jù)該檢測結(jié)果，來判斷與后方物體的碰撞是否不可避免。
當(dāng)由PCS ECU 40作出碰撞不可避免的判斷時(shí)，將該判斷結(jié)果通過 上述總線提供給頭枕控制ECU 10。頭枕控制ECU IO響應(yīng)所述判斷結(jié)果， 使頭枕5向前方移動(dòng)。由此，在隨后的碰撞時(shí)，可以抑制乘員頭部向后方 急劇的移動(dòng)，從而有效地防止了所謂的頭頸碰傷的發(fā)生。
然而，如上所述，在使頭枕5向前方移動(dòng)時(shí)，要使頭枕5停止在適當(dāng) 的位置上才會(huì)起作用。該適當(dāng)?shù)奈恢美缈煽紤]頭枕5與乘員頭部接觸的 臨近位置。這是因?yàn)?，在相對于乘員頭部的所謂迫近停止位置(寸止&位 置)上，可以將隨后的追尾帶來的沖擊而引起的乘員頭部的移動(dòng)量抑制到 最低限度，并能防止由于頭枕5向前方移動(dòng)過大而對乘員頭部施加不良作 用。
對于這點(diǎn)，在本實(shí)施例中由于如上所述具有電容傳感器14，因此也可
考慮如下的構(gòu)成，即對DC馬達(dá)54進(jìn)行驅(qū)動(dòng)控制而使頭枕5向前方移 動(dòng)，使電容傳感器14的電容大小(絕對容量)成為與頭枕5接觸乘員頭 部的臨近位置相對應(yīng)的規(guī)定的目標(biāo)值。
然而，由于電容傳感器14輸出的電容大小受溫度或濕度的影響較 大，因此存在恰當(dāng)?shù)卦O(shè)定規(guī)定的目標(biāo)值將很困難或者無法實(shí)現(xiàn)的問題。
對此，在本實(shí)施例中，參照圖4及其之后的圖進(jìn)行以下的說明，通過 使用電容傳感器14的輸出值的變化狀態(tài)來取代電容傳感器14輸出的電容 大小，可使頭枕5相對于乘員頭部停止在期望的恰當(dāng)位置上。
圖4是表示通過本實(shí)施例的頭枕控制ECU 10實(shí)現(xiàn)的頭枕前方移動(dòng)停 止算法的功能框圖。
如上所述，當(dāng)作出碰撞不可避免的判斷后，DC馬達(dá)54開始工作(向 DC馬達(dá)54供應(yīng)工作電壓)時(shí)，頭枕隨之開始向前方移動(dòng)。此吋，如圖4 所示，電容傳感器14的輸出值通過傳感器IC被轉(zhuǎn)換為容量計(jì)算值N，輸 入至頭枕控制ECU 10中。所謂容量計(jì)算值N是電容傳感器14的輸出值 C。與規(guī)定的基準(zhǔn)容量Cs的比值。即，N=CVCS。當(dāng)頭枕開始向前方移動(dòng) 時(shí)，容量計(jì)算值N每隔規(guī)定周期被輸入至頭枕控制ECU 10中。
輸入至頭枕控制ECU 10中的容量計(jì)算值N通過低通濾波器和高通 (微分)濾波器來計(jì)算出電容的變化率B (B=dN/dt)。即，根據(jù)每隔規(guī) 定周期而輸入的容量計(jì)算值N，來計(jì)算出容量計(jì)算值N相對于時(shí)間的變化 量。以下，將上述得出的電容的變化率B稱為"容量計(jì)算變化率B"。
將容量計(jì)算變化率B與規(guī)定的閾值A(chǔ)s相比較。后面將對規(guī)定的閾值 As的設(shè)定方式進(jìn)行敘述。當(dāng)容量計(jì)算變化率B超過規(guī)定的閾值、時(shí)，通 過驅(qū)動(dòng)電路控制邏輯部向DC馬達(dá)54輸出工作停止指示。由此，停止向 DC馬達(dá)54供應(yīng)工作電壓，從而頭枕也停止向前方移動(dòng)。
如上所述，在圖4所示的例子中，若在頭枕向前方移動(dòng)時(shí)容量計(jì)算變 化率B超過規(guī)定的閾值A(chǔ)s，則對DC馬達(dá)54輸出停止工作指示，從而頭
枕也停止向前方移動(dòng)。
圖5的(A)以時(shí)間軸示出了當(dāng)以某工作電壓驅(qū)動(dòng)DC馬達(dá)54時(shí)容量 計(jì)算變化率B的變化狀態(tài)，圖5的(B)以時(shí)間軸示出了此時(shí)乘員頭部與 電容傳感器14 (電極)之間的距離L (以下，稱為"頭部一電極距離 L")的實(shí)測值的變化狀態(tài)。在各圖中，四條曲線示出當(dāng)工作電壓為 16V、工作電壓為14V的情況下分別測量兩次時(shí)的變化狀態(tài)。另外，在各 圖中，以黑色圓點(diǎn)表示容量計(jì)算變化率超過規(guī)定值A(chǔ)s的位置(頭枕停止向 前方移動(dòng)的時(shí)刻)。
由圖5的(A)可知，容量計(jì)算變化率B整體上隨著時(shí)間的增加而增 加，由圖5的(B)可知，頭部一電極距離L隨著時(shí)間的增加而減少。另 外，從圖5的(A)和圖5的(B)還可看出，工作電壓16V的兩條曲線 示出了大致相同的變化狀態(tài)，由此可知，當(dāng)工作電壓均為16V時(shí)，在容量 計(jì)算變化率B超過規(guī)定值A(chǔ)s的時(shí)刻，頭部一電極距離L大致一致，同樣 地，工作電壓14V的兩條曲線示出了大致相同的變化狀態(tài)，由此可知，當(dāng) 工作電壓均為14V時(shí)，在容量計(jì)算變化率B超過規(guī)定值A(chǔ)s的時(shí)刻，頭部 一電極距離L大致一致。由此可知，在DC馬達(dá)54的工作電壓能夠保持大 致恒定的情況下，通過對容量計(jì)算變化率B設(shè)定恰當(dāng)?shù)拈撝礎(chǔ)s，就可使頭 枕5以每個(gè)動(dòng)作無偏差的狀態(tài)相對于乘員頭部停止在期望位置(例如，頭 枕5與乘員頭部接觸的臨近位置)上。另外，當(dāng)工作電壓的差距并不大時(shí) (如本例中，14V和16V只是2V的差距時(shí))，在容量計(jì)算變化率B超過 規(guī)定值A(chǔ)s時(shí)，頭部一電極距離L就會(huì)收斂于某種程度的偏差內(nèi)(2 3mm)。由此可知，即便是DC馬達(dá)54的工作電壓無法保持大致恒定的情 況下，當(dāng)工作電壓的變動(dòng)量并不大時(shí)，也可使頭枕5以每個(gè)動(dòng)作偏差較少 的狀態(tài)相對于乘員頭部停止在期望位置上。
這里，要特別注意的是，該容量計(jì)算變化率B與電容的大小不同，受 溫度或濕度的影響不大。艮P，電容的大小即便隨溫度或濕度的變化而變化 很大，容量計(jì)算變化率B自身也不會(huì)產(chǎn)生較大的變化。因此，根據(jù)本實(shí)施 例，基于電容傳感器14輸出的電容變化率B (容量計(jì)算變化率B)，通過 控制頭枕5的向前移動(dòng)量，可使頭枕5以不受溫度或濕度影響的可靠 (robust)狀態(tài)相對于乘員頭部停止在要求的恰當(dāng)位置上。
第二實(shí)施例
下面，參照圖6來說明本發(fā)明的第二實(shí)施例中的乘員保護(hù)裝置。圖6
是示出通過本第二實(shí)施例的頭枕控制ECU 10所實(shí)現(xiàn)的頭枕前方移動(dòng)停止 算法的功能框圖。以下，在第二實(shí)施例中只對特有的結(jié)構(gòu)進(jìn)行說明，至于 其他結(jié)構(gòu)與第一實(shí)施例相同。
如圖6所示，在本實(shí)施例中，設(shè)定有將DC馬達(dá)54的工作電壓(或工 作電流)控制為大致恒定值的工作電壓控制部56。這是因?yàn)?，在?shí)際的車 輛中，向DC馬達(dá)54供應(yīng)工作電壓的電源(電池)也向其他各種負(fù)載(起 動(dòng)機(jī)、音頻裝置、空調(diào)裝置、頭燈、霧燈、汽車轉(zhuǎn)向信號燈等)供應(yīng)電 力，從而電壓會(huì)根據(jù)其他負(fù)載的工作狀態(tài)動(dòng)態(tài)地變化，或者由于電池自身 的容量降低(劣化)等而使得電壓經(jīng)時(shí)地變化。
工作電壓控制部56例如將來自電池的電壓控制為規(guī)定的恒定電壓并 供應(yīng)給DC馬達(dá)54。例如，在從電池向DC馬達(dá)54的電源供應(yīng)電路上設(shè)定 有DC—DC轉(zhuǎn)換器(升壓電路)，工作電壓控制部56在從蓄電池向DC 馬達(dá)54供應(yīng)的電壓為恒定的情況下，根據(jù)DC—DC轉(zhuǎn)換器的輸入電壓來 控制輸出功率(能率比)。由此，如上所述，可以降低由于DC馬達(dá)54的 工作電壓的變化而產(chǎn)生的頭枕5相對于乘員頭部的停止位置的偏差(參照 圖5的(B))。
第三實(shí)施例
下面，參照圖7及其之后的圖來說明本發(fā)明的第三實(shí)施例中的乘員保 護(hù)裝置。圖7是示出通過本第三實(shí)施例的頭枕控制ECU 10所實(shí)現(xiàn)的頭枕 前方移動(dòng)停止算法的功能框圖。以下，在第三實(shí)施例中只說明特有的結(jié) 構(gòu)，對于其他的結(jié)構(gòu)與第一實(shí)施例相同。
在圖7所示的實(shí)施例中，根據(jù)DC馬達(dá)54的工作電壓Vm對規(guī)定的閾 值A(chǔ)so進(jìn)行修正(本例中，由乘法器對閾值A(chǔ)s。和工作電壓Vm進(jìn)行乘法運(yùn) 算)，并將該修正后的閾值A(chǔ)s。' (=As。XVm)和容量計(jì)算變化率B進(jìn) 行比較。對于該修正理由，將在后面敘述。當(dāng)容量計(jì)算變化率B超過修正 后的閾值A(chǔ)s。'時(shí)，通過驅(qū)動(dòng)電路控制邏輯部向DC馬達(dá)54輸出停止工作 指示。由此，停止向DC馬達(dá)54供應(yīng)工作電壓，從而頭枕也停止向前方移 動(dòng)。
如上所述，在圖7所示的例子中，若頭枕向前方移動(dòng)時(shí)容量變化率B
超過根據(jù)DC馬達(dá)54的工作電壓Vm所修正的閾值A(chǔ)s。'，則向DC馬達(dá) 54輸出停止工作指示，從而頭枕也停止向前方移動(dòng)。
圖8的(A)以時(shí)間軸示出了當(dāng)以某工作電壓驅(qū)動(dòng)DC馬達(dá)54時(shí)容量 計(jì)算變化率B的變化狀態(tài)，圖8的(B)以時(shí)間軸了示出此時(shí)頭部一電極 距離L的實(shí)測值的變化狀態(tài)。在各圖中，十二條曲線示出分別向DC馬達(dá) 54供應(yīng)不同工作電壓(16V、 14V、 12V、 10V、 9V、 8V，各兩次)時(shí)測 量的數(shù)據(jù)。另外，在各圖中，以黑色圓點(diǎn)表示容量計(jì)算變化率B超過規(guī)定 值A(chǔ)s。的位置(頭枕停止向前方移動(dòng)的時(shí)刻)。
由圖8的(A)和圖8的(B)可知，當(dāng)工作電壓在從16V至8V的較 大范圍內(nèi)變化時(shí)，容量計(jì)算變化率B超過規(guī)定值A(chǔ)s。時(shí)頭部一電極距離L 具有較大的偏差(8 9mrn)。另一方面，當(dāng)工作電壓相同時(shí)，各工作電 壓的兩條曲線示出了大致相同的變化狀態(tài)，由此可知，容量計(jì)算變化率B 超過規(guī)定值A(chǔ)s。時(shí)頭部一電極距離L大致一致。由此可知，通過根據(jù)DC 馬達(dá)54的工作電壓Vm設(shè)定恰當(dāng)?shù)拈撝礎(chǔ)s。，可使頭枕5以每個(gè)工作電壓 無偏差的狀態(tài)相對于乘員頭部停止在期望的位置上。
這里，對與DC馬達(dá)54的工作電壓Vm相應(yīng)的閥值A(chǔ)s。'的優(yōu)選設(shè)定 方法進(jìn)行說明。
首先，對DC馬達(dá)54的工作電壓和容量計(jì)算變化率B的關(guān)系進(jìn)行研 究，可想而知，當(dāng)工作電壓Dm如上所述地變化時(shí)，與之相應(yīng)地，容量計(jì) 算變化率B超過規(guī)定值A(chǔ)s時(shí)頭部一電極距離L會(huì)產(chǎn)生很大的變動(dòng)，這是 由于DC馬達(dá)54的工作電壓Vm的變化而使頭枕5的向前移動(dòng)速度發(fā)生變 化所引起的。
圖9是表示DC馬達(dá)54的工作電壓Vm和頭枕5的向前移動(dòng)速度的關(guān) 系的坐標(biāo)圖。圖中各點(diǎn)與工作電壓Vm為16V、 14V、 12V、 10V、 9V、 8V相對應(yīng)。由圖9可知，DC馬達(dá)54的工作電壓Vm和頭枕5的向前移動(dòng) 速度的關(guān)系可近似為直線，B卩，存在比例關(guān)系。(另外，盡管與DC馬達(dá) 54的工作電壓Vm的關(guān)系根據(jù)頭枕5的驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)50的結(jié)構(gòu)的不同而不 同，但是一般情況下為比例關(guān)系。)
這里，對于容量計(jì)算變化率B (=dN/dt)，利用頭部一電極距離L的
變化速度(dL/dt)，將其表示為B (=dN/dt) =dN/dLXdL/dt，由此可 知，容量計(jì)算變化率B (=dN/dt)與dN/dL和dIV dt相關(guān)。頭部一電極距 離L的變化速度dL/dt與頭枕5的前方移動(dòng)速度線性相關(guān)，因此，容量計(jì) 算變化率B與DC馬達(dá)54的工作電壓Vm線性相關(guān)。由此可以預(yù)測，通過 用DC馬達(dá)54的工作電壓Vm去除容量計(jì)算變化率B，就可擺脫容量計(jì)算 變化率B對工作電壓的相關(guān)性(dL/ dt)，只保留容量計(jì)算變化率B對頭 部一電極距離L的相關(guān)性(dN/dL)。以下，將容量計(jì)算變化率B除以 DC馬達(dá)54的工作電壓Vm后所得到的值B/Vm稱為標(biāo)準(zhǔn)化變化率 B/Vm。
圖IO的(A)是示出容量計(jì)算變化率B和頭部一電極距離L的關(guān)系的 圖，圖IO的(B)是示出標(biāo)準(zhǔn)化變化率B/Vm和頭部一電極距離L的關(guān)系 的圖。在各圖中，十二條曲線示出分別向DC馬達(dá)54供應(yīng)不同的工作電壓 (16V、 14V、 12V、 IOV、 9V，各二次；8V，一次)時(shí)測量到的數(shù)據(jù)。如 圖10所示，容量計(jì)算變化率B和頭部一電極距離L的關(guān)系根據(jù)工作電壓 而偏差較大，相反地，標(biāo)準(zhǔn)化變化率B/Vm和頭部一電極距離L的關(guān)系偏 差卻較小。由此可知，通過用DC馬達(dá)54的工作電壓Vm去除容量計(jì)算變 化率B，就可以擺脫容量計(jì)算變化率B對工作電壓的相關(guān)性。
圖11的(A)以時(shí)間軸示出了以某一工作電壓驅(qū)動(dòng)DC馬達(dá)54時(shí)標(biāo) 準(zhǔn)化變化率B/Vm的變化狀態(tài)，圖ll的(B)以時(shí)間軸示出了此吋頭部一 電極距離L的實(shí)測值的變化狀態(tài)，與圖8的(B)相同。在各閣屮，十一 條曲線示出分別向DC馬達(dá)54供應(yīng)不同工作電壓(16V、 14V、 12V、 IOV、 9V，各二次；8V，各一次)時(shí)測量的數(shù)據(jù)。另外，在各圖中，以黑 色圓點(diǎn)表示容量計(jì)算變化率B超過規(guī)定值A(chǔ)s。的位置(頭枕停止向前方移 動(dòng)的時(shí)刻)。
將圖8的(A)和圖8的(B)進(jìn)行對比就會(huì)明確以下事項(xiàng)，由圖11 的(A)和圖11的(B)可知，即便是工作電壓在從16V至8V的較大范 圍內(nèi)變化的情況下，在標(biāo)準(zhǔn)化變化率B/Vm超過規(guī)定值A(chǔ)s。時(shí)刻頭部一電 極距離L也會(huì)收斂在較小的偏差內(nèi)(2 3mm)。由此可知，通過對標(biāo)準(zhǔn) 化變化率B/Vm設(shè)定恰當(dāng)?shù)拈懼礎(chǔ)so (例如，對于平均工作電壓、成為期
望頭部一電極距離L時(shí)的標(biāo)準(zhǔn)化變化率B/Vm)，可使頭枕5以每個(gè)工作 電壓無偏差的狀態(tài)相對于乘員頭部停止在期望位置上。即，即便在DC馬 達(dá)54的工作電壓無法保持大致恒定的情況下，也可使頭枕5以每個(gè)動(dòng)作 偏差較少的狀態(tài)相對于乘員頭部停止在期望的位置上。
另外，在上述圖7所示的頭枕前方移動(dòng)停止算法中，雖然將閾值A(chǔ)s。 乘以DC馬達(dá)54的工作電壓Vm，來對閾值A(chǔ)s。進(jìn)行修正，但這與將標(biāo)準(zhǔn) 化變化率B/Vm和閾值A(chǔ)so進(jìn)行比較的結(jié)構(gòu)是等價(jià)的。即，閾值A(chǔ)S。S B/Vm的判斷與閾值A(chǔ)s。， (=As。XVm) ^B的判斷是等價(jià)的。
如上所述，根據(jù)本實(shí)施例，通過恰當(dāng)?shù)厝コ萘坑?jì)算變化率B對DC 馬達(dá)54的工作電壓的相關(guān)性，可使頭枕5以每個(gè)工作電壓無偏差的狀態(tài) 相對于乘員頭部停止在期望的位置上。
因此，在本實(shí)施例中，可以不需要在上述的第二實(shí)施例中說明的工作 電壓控制部56 (以及DC—DC轉(zhuǎn)換器)。但是，在本實(shí)施例中，也可t 工作電壓控制部56的控制下，有意地使DC馬達(dá)54的工作電壓變化，從 而使頭枕5的向前移動(dòng)速度變化。此時(shí)，例如，在發(fā)生追尾事故前可反應(yīng) 的時(shí)間非常短的情況下，可以使頭枕5迅速地停止在期望位置上。此時(shí)也 與上述相同，通過使用與DC馬達(dá)54相應(yīng)的工作電壓的As。'，可使頭枕 5以每個(gè)動(dòng)作偏差較少的狀態(tài)相對于乘員頭部停止在期望位置上。
第四實(shí)施例
下面，參照圖12來說明本發(fā)明的第三實(shí)施例中的乘員保護(hù)裝置。圖 12是示出通過本第四實(shí)施例的頭枕控制ECU 10實(shí)現(xiàn)的頭枕前方移動(dòng)停止 算法的功能框圖。以下，在第四實(shí)施例中只對特有的結(jié)構(gòu)進(jìn)行說明，至于 其他的結(jié)構(gòu)與第三實(shí)施例相同。
本第四實(shí)施例涉及下述結(jié)構(gòu)，即除了對上述的容量計(jì)算變化率B (=dN/dt)的判斷邏輯之外，還使用了對電容絕對值(容量計(jì)算值N)的 判斷邏輯。
具體地說，如圖12所示，輸入至頭枕控制ECU10的容量計(jì)算值N從
低通濾波器通過，并與規(guī)定的閾值Nfc進(jìn)行比較。規(guī)定的閾值Nthr被設(shè)定
為大于頭枕5接觸乘員頭部時(shí)容量計(jì)算值N的數(shù)值，例如，乘員頭部按壓
13
在頭枕5上時(shí)的較大的數(shù)值。
當(dāng)容量計(jì)算變化率B超過規(guī)定的閾值A(chǔ)s。' (=As。XVm)時(shí)或者當(dāng) 電容的容量計(jì)算值N超過規(guī)定的閾值Nthr時(shí)，通過驅(qū)動(dòng)電路控制邏輯部向 DC馬達(dá)54輸出停止工作指示。艮卩， 一旦某個(gè)判斷結(jié)果為"TRUE"時(shí)， 即停止向DC馬達(dá)54供應(yīng)工作電壓，從而頭枕停止向前方移動(dòng)。
然而，例如，由于緊急制動(dòng)時(shí)的慣性或者駕駛員不由自主的動(dòng)作，對 于在頭枕5向前方移動(dòng)時(shí)乘員頭部在偏離頭枕5的方向上移動(dòng)的情況，頭 枕5向前方移動(dòng)時(shí)容量計(jì)算變化率B難以變大，因此，在該情況下，容量 計(jì)算變化率B不會(huì)超過規(guī)定的閾值A(chǔ)s。' ( =AS。X Vm)，從而存在頭枕5 越過上述的所謂較小停止位置后向前方移動(dòng)到與乘員頭部接觸的位置以及 進(jìn)一步將乘員頭部向前方按壓的位置的可能性。
另一方面，如上所述，雖然容量計(jì)算值N受溫度或濕度的影響較大， 但是在頭枕5與乘員頭部接觸以后的階段，受溫度或濕度的影響不會(huì)很 大。因此，頭枕5在與乘員頭部接觸以后，電容的絕對值不受溫度或濕度 的影響，可以作為表示頭枕5與乘員頭部的距離的有用指標(biāo)而加以利用。
因此，根據(jù)本實(shí)施例，如上所述，通過增加對電容的絕對值(容量計(jì) 算值N)的判斷邏輯，即便是在例如乘員頭部在偏離頭枕5的方向上移動(dòng) 的狀況下，也可以在頭枕5與乘員頭部接觸的位置或者至少使乘員頭部向 前方按壓的位置上，使頭枕5停止。另外，在乘員頭部在面向頭枕5的方 向上移動(dòng)的狀況下，由于容量計(jì)算變化率B超過規(guī)定的閾值A(chǔ)s。'(= AsoXVm)，因而如上所述可以使頭枕5停止在恰當(dāng)?shù)奈恢蒙稀?br> 在本第四實(shí)施例中，對本第四實(shí)施例與上述的第三實(shí)施例組合的情況 進(jìn)行了說明，但是，對上述第一、第二實(shí)施例也可以同樣地進(jìn)行恰當(dāng)?shù)亟M 合。
另外，不管是上述第一至第四實(shí)施例中的哪一個(gè)，作為用于防止頭枕 5向前方移動(dòng)過大的失效保護(hù)(fail safe)功能，都可以另行設(shè)定檢測頭枕5 和乘員的頭部接觸的接觸傳感器，此時(shí)，頭枕控制ECU 10在基于上述的 靜電容量傳感器14的輸出的、對DC馬達(dá)54的控制時(shí)，當(dāng)從接觸傳感器 輸入"on"信號時(shí)(參照圖4等中的"其他的控制信號")，立即中止
DC馬達(dá)54的驅(qū)動(dòng)，從而停止頭枕5向前方移動(dòng)。由此，可以保證頭枕5 不會(huì)向前方移動(dòng)得過多。
以上，詳細(xì)說明了本發(fā)明優(yōu)選的實(shí)施例，但是，本發(fā)明不限于上述實(shí) 施例，在不脫離本發(fā)明范圍的情況下，可以在上述的實(shí)施例中增加各種變 形和置換。
例如，在上述的實(shí)施例中，對每隔規(guī)定周期輸入的容量計(jì)算值N進(jìn)行 微分，求出各周期中的容量計(jì)算變化率B，而容量計(jì)算變化率B也可以根 據(jù)工作開始時(shí)刻t0的容量計(jì)算值N (t0)和當(dāng)前時(shí)刻tl的容量計(jì)算值N (tl)導(dǎo)出。即，容量計(jì)算變化率B= (N (tl) —N (t0) ) / (tl_
to)。
另外，也可以代替容量計(jì)算變化率B，而簡化地使用電容的變化量。 例如，也可以在工作開始時(shí)刻tO的容量計(jì)算值N (t0)和當(dāng)前時(shí)刻tl的容 量計(jì)算值N (tl)的差分值超過規(guī)定閾值時(shí)，使頭枕5停止。或者也可以 在從工作開始的時(shí)刻至規(guī)定時(shí)間內(nèi)容量計(jì)算值N增加規(guī)定閾值以上時(shí)，使 頭枕5停止。對于上述構(gòu)成，與上述的第三實(shí)施例相同，也可以根據(jù)頭枕 5的向前移動(dòng)速度(DC馬達(dá)54的工作電壓)對差分值或規(guī)定閾值進(jìn)行修 正。
在上述的第三實(shí)施例等中，由于頭枕5的向前移動(dòng)速度與DC馬達(dá)54 的工作電壓(施加電壓)存在比例關(guān)系，因此作為與頭枕5的盲J'方移動(dòng)速 度相應(yīng)的閾值A(chǔ)s。，，使用了與DC馬達(dá)54的工作電壓Vm相應(yīng)的閾值 As。，，而同樣地，也可使用與DC馬達(dá)54的工作電流(施加電流)Im相 應(yīng)的相同閾值A(chǔ)s。'。
上述的實(shí)施例均假設(shè)的是乘員的面孔朝向正前方的情況，然而，也存
在例如根據(jù)可用車內(nèi)照相機(jī)等識(shí)別的乘員的面孔朝向來改變頭枕5的停止
位置(即，閾值A(chǔ)s等)的結(jié)構(gòu)等、確定頭枕5停止位置的其他結(jié)構(gòu)的組 合。
本國際申請主張基于2005年11月8日申請的日本國專利申請2005 — 323303號的優(yōu)先權(quán)，其全部內(nèi)容在這里被本國際申請參照引用。
權(quán)利要求
1.一種乘員保護(hù)裝置，在物體從車輛后方碰向車輛的碰撞前階段，通過使可相對于車輛向車輛前方移動(dòng)的頭枕向車輛前方移動(dòng)，米實(shí)現(xiàn)乘員的保護(hù)，所述乘員保護(hù)裝置的特征在于，在頭枕上設(shè)置有電容傳感器，所述乘員保護(hù)裝置基于在所述頭枕向前方移動(dòng)時(shí)由該電容傳感器檢測出的電容的變化狀態(tài)，來控制所述頭枕的向前移動(dòng)量。
2. 如權(quán)利要求1所述的乘員保護(hù)裝置，其特征在于， 基于所述檢測出的電容的變化率和所述頭枕的向前移動(dòng)速度，來&制所述頭枕的向前移動(dòng)量。
3. 如權(quán)利要求1所述的乘員保護(hù)裝置，具有在所述檢測出的電容的變 化率超過規(guī)定閾值時(shí)使所述頭枕停止向前方移動(dòng)的移動(dòng)停止單元，所述乘 員保護(hù)裝置的特征在于，根據(jù)所述頭枕的向前移動(dòng)速度對所述檢測出的電容的變化率或者所述 規(guī)定閾值進(jìn)行修正。
4. 如權(quán)利要求2或3所述的乘員保護(hù)裝置，其特征在于， 使用施加于使所述頭枕向前方移動(dòng)的驅(qū)動(dòng)源上的電壓或者電流，來代替所述頭枕的向前移動(dòng)速度。
5. 如權(quán)利要求3所述的乘員保護(hù)裝置，其特征在于， 具有第二移動(dòng)停止單元，該第二移動(dòng)停止單元在所述檢測出的電容的大小超過規(guī)定閾值時(shí)，使所述頭枕停止向前方移動(dòng)。
6. 如權(quán)利要求1所述的乘員保護(hù)裝置，其特征在于，具有電壓控制單元，該電壓控制單元將施加于使所述頭枕向前方移動(dòng) 的驅(qū)動(dòng)源上的電壓或者電流控制為恒定值。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種乘員保護(hù)裝置，在物體從車輛后方碰向車輛的碰撞前階段，通過使可相對于車輛向車輛前方移動(dòng)的頭枕(5)向車輛前方移動(dòng)，來實(shí)現(xiàn)乘員的保護(hù)，本發(fā)明的乘員保護(hù)裝置的特征在于，在頭枕上設(shè)置有電容傳感器(14)，在所述頭枕向前方移動(dòng)時(shí)，基于由電容傳感器檢測出的電容的變化狀態(tài)，來控制所述頭枕的向前移動(dòng)量。
文檔編號B60N2/42GK101098801SQ20068000171
公開日2008年1月2日 申請日期2006年10月26日 優(yōu)先權(quán)日2005年11月8日
發(fā)明者伊予田紀(jì)文 申請人:豐田自動(dòng)車株式會(huì)社