CN101309618B - 头枕装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种头枕装置，其在不复杂化配线结构的情况下基于电容的改变提高头部检测的可靠性。头枕装置(10)设置有：头枕后部(11)，其支撑到座椅靠背；以及头枕前部(12)，其在靠近头枕后部(11)的完全闭合位置和与头枕后部(11)分离的完全打开位置之间自由地前后移动。头枕前部(12)通过致动器(14)移动。头枕前部(12)具有：传感器电极(16a)，其构造成使得其电容随着乘员头部的靠近程度改变；以及电子控制单元(15)，其用于控制致动器(14)从而移动头枕前部(12)并用于基于传感器电极(16a)的电容改变来检测乘员头部的靠近程度。

Description

头枕装置
技术领域
本发明涉及一种头枕装置，其设置在汽车等的车辆座椅上。 
背景技术
在车辆的乘员没有将上身倚靠在座椅后背的状态下，如果有冲击从后侧施加到车辆，则乘员的头部随着乘员上身到座椅靠背的快速移动而迅速地移动到头枕。此时，乘员上身的移动量和乘员头部的移动量之间产生差异，并且乘员的头部比上身向后移动得更厉害。此后，乘员的上身基于冲击力的反作用而向前发生很大摆动。但是，此时基于所述移动量之间的差异有载荷施加到乘员的颈部区域。 
因此，通常，例如专利文献1和2中所披露的，提出了一种头枕装置，其设置有在有冲击从后侧施加到车辆时将头枕向前移动到乘员头部的机构。基于上述的结构，防止从后侧施加冲击时乘员的头部向后移动得太厉害，并且降低了施加到乘员颈部区域的载荷。 
专利文献1：日本公开专利公报No.2005-13604 
专利文献2：日本公开专利公报No.2005-87650 
在通常的头枕装置中，为了在向车辆前侧移动头枕时将头枕适当地止动在相应于乘员头部的位置处，可以采用一种方法，在该方法中传感器电极设置在头枕中以基于由传感器电极检测到的电容的改变来检测乘员头部的靠近程度。 
但是，在这种情况下，在传感器电极和用于检测传感器电极的电容的电路之间可能会产生导线本身的寄生电容。而且，在导线和周围导电材料之间也可能产生寄生电容，并且由于这些导线和其它导线等的既长又平行的设置也可能产生寄生电容。 
如果导线本身的结构被电磁屏蔽，例如同轴电缆等，则可以减小导线中产生的寄生电容，并且可以稳定地进行检测。但是，由于这种导线机械强度不足，并且导线直径变大又会降低布线特性，所以部件的布置受到限制 。 
发明内容
因此，本发明的目的是提供一种头枕装置，其在不复杂化配线结构的情况下基于电容的改变提高头部检测的可靠性。 
为了实现前述目的，根据本发明的第一方面，提供一种头枕装置，包括：头枕后部，其支撑到座椅靠背；头枕前部，其在靠近所述头枕后部的完全闭合位置和与所述头枕后部分离的完全打开位置之间自由地前后移动；驱动装置，其移动所述头枕前部；控制电路，其控制所述驱动装置从而移动所述头枕前部；传感器电极，其构造成使得电容随着乘员的头部靠近所述传感器电极而改变；以及电容检测电路，其基于所述传感器电极的电容的改变来检测所述乘员的头部的靠近程度。所述头枕装置的特征在于所述传感器电极安装至所述头枕前部，并且所述驱动装置、所述控制电路和所述电容检测电路一起安装至所述头枕前部和所述头枕后部其中之一。 
根据上述的结构，由于驱动装置、控制电路、传感器电极以及电容检测电路安装至头枕后部或头枕前部，所以与两个电路都设置在头枕装置外部的情况相比，能够缩短驱动装置和控制电路之间的导线以及传感器电极和电容检测电路之间的导线。因此，可以抑制这些构件之间的压降，并且可以抑制由于设置得既长又平行的导线而产生的寄生电容。另外，由于还可以缩短传感器电极和电容检测电路之间的导线，所以可以抑制产生于导线自身中的寄生电容以及产生于导线和周围导电材料之间的寄生电容。因此，在不复杂化配线结构的情况下就可以稳定地检测基于头部的靠近而改变的电容，并且可以提高头部检测的可靠性。 
电容检测电路可以安装至头枕前部。 
控制电路可以安装至头枕前部。 
优选地，所述传感器电极设置在传感器垫上，并且电缆从所述传感器垫的下部延伸。 
优选地，所述传感器垫设置在衬垫保持构件和衬垫之间，并且所述衬垫保持构件具有用于容纳所述衬垫的凹部，所述衬垫容纳在所述凹部中，并且所述电容检测电路位于所述衬垫保持构件一侧，该侧与设置有所述衬垫的一侧相反。 
优选地，所述衬垫保持构件和支撑所述衬垫保持构件的底部构件各自具有插孔，并且所述电缆经由所述插孔连接到所述控制电路。 
优选地，用于移动所述头枕前部的可伸展机构设置在所述头枕前部和所述头枕后部之间，并且所述驱动装置设置在所述可伸展机构中。优选地，所述电容检测电路固定到所述可伸展机构的前部。 
本发明的有益效果包括以下几个方面。 
(1)致动器安装至头枕后部，并且传感器电极和电子控制单元安装至头枕前部。因此，例如与电子控制单元设置在头枕装置外部的情况相比，可以缩短致动器和电子控制单元之间的导线、以及传感器电极和电子控制单元之间的电缆。因此，可以抑制致动器和电子控制单元之间以及传感器电极和电子控制单元之间的压降，并且可以抑制由导线和电缆的长而平行的设置产生的寄生电容。 
(2)另外，由于可以缩短传感器电极和电子控制单元之间的电缆，并且在传感器电极和电缆之间不需要连接构件，所以可以抑制在电缆自身中产生的寄生电容以及在电缆和周围导电材料之间产生的寄生电容。因此，可以稳定地检测到由于头部的靠近程度所改变的电容，而不会使配线结构复杂化，并且可以提高头部检测的可靠性。 
(3)由于传感器电极和电子控制单元(电容检测电路)安装至头枕前部，所以即使头枕前部移动，传感器电极和电子控制单元之间的电缆也不会变形。例如，如果该结构制造成使得电缆根据头枕前部的移动而移动，则产 生于电缆和周围导电材料之间的寄生电容基于电缆的移动而波动。如果上述的外部电容变得大于所检测的电容，则头部检测的灵敏度可能变差或可能产生错误的检测。在这方面，根据上述实施方式的结构，可以抑制由电缆自身摆动以及电缆和周围导电材料之间的距离波动所引起的电容的波动，并且可以稳定地检测由于头部靠近所改变的电容。另外，由于传感器电极和电子控制单元设置在靠近的位置处，所以可以最小化电缆自身中所产生的寄生电容，可以抑制部件的变化，并且确保最满意的检测灵敏度。 
(4)由于致动器驱动电路和电容检测电路一体地构成，所以可以实现整个设备的紧凑结构。 
附图说明
图1(a)和1(b)是车辆座椅的侧视图； 
图2是头枕装置的横截面图； 
图3是头枕装置的分解立体图； 
图4是示出头枕装置的电路图的方块图； 
图5(a)是电子控制单元的立体图； 
图5(b)是头枕前部侧支撑构件的立体图；以及
图6(a)和6(b)是电子控制单元的固定结构的说明图。 
具体实施方式
参照附图，下面将给出通过参照附图来实施本发明所获取的实施方式的说明。 
如图1(a)和1(b)中所示，车辆座椅1是例如汽车等车辆的前排乘员座椅，其设置有座部2、支撑到座部2上从而能够倾斜的座椅靠背3、以及设置在座椅靠背3的上端部上的头枕装置10。 
头枕装置10设置有：支撑到头枕撑杆4上的头枕后部11；以及能够相对于头枕后部11移动的头枕前部12，其中头枕撑杆4设置在座椅靠背3的上端部中。另外，头枕后部11和头枕前部12通过可伸展机构13耦连。头枕前部12能够在如图1(a)中所示靠近头枕后部11的完全闭合位置12A和如图1(b)中所示与头枕后部11分离的完全打开位置12B之间前后移动。头枕前部12在车辆行驶时设置在完全闭合位置12A，在有冲击从后侧施加到车辆时移动到完全打开位置12B。 
如图2中所示，头枕装置10设置有用作移动头枕前部12的驱动装置的致动器14、电子控制单元(电子控制单元)15以及传感器垫16。传感器垫16设置有传感器电极16a，该传感器电极16a构造成使得电容根据乘客头部的靠近程度而改变。电子控制单元15用作：控制致动器14的控制电路，从而移动头枕前部12；以及电容检测电路，以基于传感器电极16a的电容的改变来检测乘员头部的靠近程度。 
在本实施方式中，致动器14安装至头枕后部11，电子控制单元15和传感器垫16安装至头枕前部12。另外，致动器14和电子控制单元15通过导线17彼此连接。传感器垫16的传感器电极16a和电子控制单元15由电缆18和连接件19彼此连接，所述电缆18通过丝网印刷一体地设置在传感器电极16a中。 
如图3中所示，可伸展机构13设置有位于头枕的后部内的后侧支撑构件21、位于头枕的前部内的前侧支撑构件22、以及耦连到后侧支撑构件21和前侧支撑构件22的旋转臂23和联锁臂24。后侧支撑构件21固定到头枕撑杆4。旋转臂23和联锁臂24基于后侧支撑构件21伸缩，并且前侧支撑构件22固定到旋转臂23和联锁臂24的远端部。 
旋转臂23和联锁臂24在它们的中部彼此耦连从而形成X形。另外，旋转臂23的两端部都以可旋转方式分别耦连到后侧支撑构件21和前侧支撑构件22，并且旋转臂23构造成使得通过致动器14旋转。另外，联锁臂24与分别形成在后侧支撑构件21和前侧支撑构件22中的长孔21a和22a接合，并且能够沿竖向移动。构成头枕后部11的后侧支撑构件21和致动器14容纳在树脂盖罩25内，并且固定有后侧支撑构件21的头枕撑杆4穿过形成在盖罩25下部中的通孔25a。 
在上述的结构中，当致动器14使得旋转臂23基于旋转臂23的后端部而旋转时，联锁臂24的两端部分别在长孔21a和22a内移动，因此使得可  伸展机构13自由地伸缩。根据可伸展机构13的伸缩，头枕前部12在靠近头枕后部11的完全闭合位置12A(参见图1(a))和与头枕后部11分离的完全打开位置12B(参见图1(b))之间移动。 
另外，构成头枕前部12的电子控制单元15、底部构件26、衬垫保持构件28以及衬垫29顺次固定到前侧支撑构件22，并且覆盖有如图2中所示的盖罩30。用于插设电缆18的插孔26b和28b分别形成在底部构件26的下部和衬垫保持构件28的下部中。 
电子控制单元15固定到前侧支撑构件22。如图2和3中所示，具体地，一对连接销22b设置在前侧支撑构件22的前表面上，并且底部构件26的连接部26a固定到连接销22b。另外，固定支架27固定到电子控制单元15的前表面，并且连接销22b所穿过的通孔27a形成在固定支架27中。因此，由于在连接销22b穿过固定支架27的通孔27a的状态下连接销22b固定到底部构件26，所以电子控制单元15固定在前侧支撑构件22和底部构件26之间。 
由氨基甲酸酯形成的衬垫保持构件(氨基甲酸酯衬垫)28覆盖底部构件26，并且由厚片氨基甲酸酯等形成的衬垫29容纳在形成于衬垫保持构件28中的容纳凹部28a中。由于在传感器垫16通过粘合等方式固定到衬垫29的后表面的状态下衬垫29固定到衬垫保持构件28，所以传感器垫16固定在衬垫29和衬垫保持构件28之间。传感器电极16a设置在传感器垫16的整个表面上，连接到传感器电极16a的电缆18从传感器垫16的下部延伸，并且电连接到电子控制单元15的连接件19设置在端部上。 
用于插设电缆18的插孔28b形成在衬垫保持构件28的下部中。插孔28b与形成在底部构件26中的插孔26b连通。从传感器垫16延伸的电缆18插到插孔28b和26b中，并且连接到电子控制单元15。 
下面将给出电子控制单元15的电结构的说明。 
如图4中所示，头枕装置10设置有电子控制单元15、连接到电子控制单元15的致动器14、传感器电极16a、供电单元31和碰撞判定部分32。 
另外，电子控制单元15设置有中央处理器33、连接到中央处理器33的供电电路34、车辆信息输入电路35、致动器驱动电路36和电容检测电路37。中央处理器33经由点火开关(IGSW)连接到供电单元31，并且基于点火开关的“打开”操作而经由供电电路34从供电单元31输送电量  供应。 
中央处理器33经由车辆信息输入电路35连接到碰撞判定部分32，并且从碰撞判定部分32输入关于后面车辆的车辆信息。碰撞判定部分32连接到安装在车辆后部的保险杠中的雷达(未图示)，从雷达输入信号，并且基于其自身速度综合地判定与后面车辆的速度差、车间距离等，从而判定后面车辆是否与该车辆碰撞或者后面车辆是否可能会与该车辆碰撞。另外，判定的结果被输送到车辆信息输入电路35。 
中央处理器33经由用作控制电路的致动器驱动电路36连接到致动器14，并且控制致动器驱动电路36，从而驱动致动器14。中央处理器33经由电容检测电路37连接到传感器电极16a，从传感器电极16a输入检测信号，并且判定乘员的头部是否靠近头枕装置10。 
电子控制单元15和供电单元31或车辆主体的控制设备之间的电连接由穿过如图1(a)所示的头枕撑杆4的导线建立。该导线和其它座椅导线一起从座椅靠背3延伸到座部2的下表面，并且该导线连接到座部2的下表面中的车辆导线。 
如果中央处理器33基于从车辆信息输入电路35输入的检测信号判定为车辆的后侧已经发生碰撞或者可能发生碰撞，则中央处理器33以这样的方式控制致动器14，即使得在将头枕前部12从完全闭合位置12A(参见图1(a))移动到完全打开位置12B(参见图1(b))之后再返回到最初的完全闭合位置12A。 
在中央处理器33基于从电容检测电路37输入的检测信号判定为头枕前部12靠近乘员的头部时，中央处理器33在驱动致动器14时停止头枕前部12的运动，从而使得头枕前部12从完全闭合位置12A向完全打开位置12B移动。另外，中央处理器33在没有检测到乘员头部靠近程度的情况下将头枕前部12移动到完全打开位置12B。 
根据本实施方式，获取了下面的优点。 
(1)致动器14安装至头枕后部11，并且传感器电极16a和电子控制单元15安装至头枕前部12。因此，例如与电子控制单元15设置在头枕装置10外部的情况相比，可以缩短致动器14和电子控制单元15之间的导线17、以及传感器电极16a和电子控制单元15之间的电缆18。因此，可以抑制致动器14和电子控制单元15之间以及传感器电极16a和电子控制单元  15之间的压降，并且可以抑制由导线17和电缆18的长而平行的设置产生的寄生电容。 
另外，由于可以缩短传感器电极16a和电子控制单元15之间的电缆18，并且在传感器电极16a和电缆18之间不需要连接构件，所以可以抑制在电缆18自身中产生的寄生电容以及在电缆18和周围导电材料之间产生的寄生电容。因此，可以稳定地检测到由于头部的靠近程度所改变的电容，而不会使配线结构复杂化，并且可以提高头部检测的可靠性。 
(2)由于传感器电极16a和电子控制单元15(电容检测电路37)安装至头枕前部12，所以即使头枕前部12移动，传感器电极16a和电子控制单元15之间的电缆18也不会变形。例如，如果该结构制造成使得电缆18根据头枕前部12的移动而移动，则产生于电缆18和周围导电材料之间的寄生电容基于电缆18的移动而波动。如果上述的外部电容变得大于所检测的电容，则头部检测的灵敏度可能变差或可能产生错误的检测。在这方面，根据上述实施方式的结构，可以抑制由电缆18自身摆动以及电缆18和周围导电材料之间的距离波动所引起的电容的波动，并且可以稳定地检测由于头部靠近所改变的电容。另外，由于传感器电极16a和电子控制单元15设置在靠近的位置处，所以可以最小化电缆18自身中所产生的寄生电容，可以抑制部件的变化，并且确保最满意的检测灵敏度。 
(3)由于致动器驱动电路36和电容检测电路37一体地构成，所以可以实现整个设备的紧凑结构。 
本实施方式不限于上述的结构，而是可以作出如下的变型。 
在上述的实施方式中，为了将电子控制单元15固定到头枕前部12，前侧支撑构件22的连接销22b穿过固定电子控制单元15的固定支架27的通孔27a，但是，电子控制单元15可以通过不同的结构固定。例如，电子控制单元15可以通过如下步骤而固定到头枕前部12：即如图5(a)所示在电子控制单元15的后表面中设置插口41，如图5(b)所示在前侧支撑构件22的前表面中设置插件42，并且将插件42配合到电子控制单元15的插口41中。 
如图5(a)中所示，插口41具有向上侧开口的、基本为U形的容纳部41a。容纳部41a具有基本上与插件42相同的尺寸，并且插件42容纳在容纳部41a中。另外，如图6(a)中所示，接合部42a设置在插件42  中，可接合部41b设置在插口41中，并且在插件42配合到容纳部41a中的状态下可接合部41b与接合部42a接合，由此插件42固定到插口41。如果电子控制单元15的固定结构以这种方式构造，则电子控制单元15仅通过将前侧支撑构件22的插件42配合到电子控制单元15的插口41中而进行固定。因此，易于附连电子控制单元15。 
另外，如果插口41的容纳部41a形成为朝着向上的开口与插件42相比较窄，则如图6(b)中所示，在插件42容纳在容纳部41a中的情况下，插件42紧紧地固定在容纳部41a的开口部附近。因此可以防止卡嗒的噪声。 
在示出的实施方式中，说明了用作驱动装置的致动器14安装至头枕后部11的情况，但是，致动器14还可以安装至头枕前部12。在这种情况下，旋转臂23可以构造成使得基于前侧支撑构件22的端部旋转。根据这种结构，通过将致动器14和电子控制单元15设置在靠近的位置处可以最小化连接致动器14和电子控制单元15的导线17的长度，并且可以抑制在电缆18中产生的寄生电容。另外，由于导线17不根据头枕前部12的移动而变形，所以可以抑制在电缆18中产生的寄生电容。 
在示出的实施方式中，电子控制单元15构造成使得具有控制电路的功能和电容检测电路的功能。但是，其结构还可以构造成使得通过独立的构件实现这些功能。在这种情况下，例如，电容检测电路可以安装至头枕前部12，控制电路可以安装至头枕后部11。 
在示出的实施方式中说明了通过致动器14移动头枕前部12的情况，但是，头枕前部12的致动***可以用不同方式构造，只要头枕前部12能够在完全闭合位置12A和完全打开位置12B之间前后移动即可。例如可以采用弹簧型结构或电磁线圈结构。 
在示出的实施方式中说明了设置有头枕装置10的车辆座椅1应用到车辆的前排乘员座椅的情况。但是，该车辆座椅也可以应用到车辆的其它座椅，例如驾驶员座椅、后排座椅等。 

Claims (8)

1.一种头枕装置(10)，包括：
头枕后部(11)，其支撑到座椅靠背(3)；
头枕前部(12)，其在靠近所述头枕后部(11)的完全闭合位置和与所述头枕后部(11)分离的完全打开位置之间自由地前后移动；
驱动装置(14)，其移动所述头枕前部(12)；
传感器电极(16a)，其构造成使得电容随着乘员的头部靠近所述传感器电极(16a)而相应改变；
控制电路(36)，其控制所述驱动装置(14)从而移动所述头枕前部(12)；
电容检测电路(37)，其基于所述传感器电极(16a)的电容的改变来检测所述乘员的头部的靠近程度；以及
电子控制单元(15)，其包括所述控制电路(36)和所述电容检测电路(37)，
所述头枕装置(10)的特征在于，所述驱动装置(14)安装于所述头枕后部(11)，并且所述电子控制单元(15)和所述传感器电极(16a)安装至所述头枕前部(12)。
2.如权利要求1所述的头枕装置(10)，其特征在于，所述电容检测电路(37)安装至所述头枕前部(12)。
3.如权利要求2所述的头枕装置(10)，其特征在于，所述控制电路(36)安装至所述头枕前部(12)。
4.如权利要求2所述的头枕装置(10)，其特征在于，所述传感器电极(16a)设置在传感器垫(16)上，并且电缆(18)从所述传感器垫(16)的下部延伸。
5.如权利要求4所述的头枕装置(10)，其特征在于，所述传感器垫 (16)设置在衬垫保持构件(28)和衬垫(29)之间，所述衬垫保持构件(28)具有用于容纳所述衬垫(29)的凹部(28a)，所述衬垫(29)容纳在所述凹部(28a)中，其中所述电容检测电路位于所述衬垫保持构件的一侧，该侧与设置有所述衬垫的一侧相反。
6.如权利要求5所述的头枕装置(10)，其特征在于，所述衬垫保持构件(28)和支撑所述衬垫保持构件(28)的底部构件(26)各自具有插孔(28b，26b)，并且所述电缆(18)经由所述插孔(28b，26b)连接到所述控制电路(36)。
7.如权利要求2所述的头枕装置(10)，其特征在于，用于移动所述头枕前部(12)的可伸展机构(13)设置在所述头枕前部(12)和所述头枕后部(11)之间，并且所述驱动装置(14)设置在所述可伸展机构(13)中。
8.如权利要求7所述的头枕装置(10)，其特征在于，所述电容检测电路(37)固定到所述可伸展机构(13)的前部。 
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