JPH08187139A - 車載ヘッドレスト装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 枕の頭部支持姿勢を常に最適姿勢とし、追突
事故による鞭打ち症等を防止する。 【構成】 枕３に頭部接触圧を検出する接触圧センサ９
を設け、枕３に対する着座乗員の頭部の接触圧が一定と
なるよう枕姿勢制御機構４が枕姿勢を常に最適姿勢に保
つ。また、衝撃センサ１４が追突に伴う衝撃を感知した
ときに、ステッピングモータ８を保持モードに強制して
枕姿勢を固定することにより、枕３と頭部との間の不整
合がもたらす鞭打ち事故を良好に防止することができ
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、追突されたときに乗員
の頚部への衝撃を抑制して鞭打ち症を防止するようにし
た車載ヘッドレスト装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】車両の衝突事故から乗員を保護するため
の乗員拘束具として、エアバッグやプリテンショナとい
った安全装置が実用化されており、衝撃センサの作動と
ともに起爆素子を着火させてエアバッグ或いはプリテン
ショナを作動させるようになっている。エアバッグが膨
張し或いはプリテンショナが緊張することで乗員は瞬時
にして座席の背もたれに拘束され、車室内壁等の痛打に
伴う怪我や死傷事故等を免れることができる。ただし、
こうしたエアバッグやプリテンショナといった乗員拘束
具は、前方又は側方で発生した衝突事故による衝撃すな
わち減速度を伴う衝撃から乗員を保護するものであり、
追突事故のように車両後方からの加速方向の衝撃に対し
ては座席の背もたれやヘッドレスト装置の枕ほど有効で
ないのが実情であった。

【０００３】周知のごとく、後方車両により追突された
ときに頚部を痛める鞭打ち症を防止するため、追突を受
けたときの衝撃で乗員の頭部だけを後方に残さないよ
う、乗員の頭部の重みを支える枕をヘッドレスト装置と
して車両に装備させることが法制化されて久しい。この
種のヘッドレスト装置は、座席の背もたれの上部に枕を
固着したものから、枕を支える支柱の長さを調節するこ
とで枕の高さが変えられるようになったもの、さらには
枕の前傾角度が調節できるようになったものまで、実に
様々なタイプが実用に供されている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】従来の車載ヘッドレス
ト装置は、枕の高さや首振り角度が調整できる段数が多
いほど乗員の体型に合わせたきめ細かな調整が可能であ
り、従って安全性も高いと一般に思われているが、調整
可能範囲が広いものほど、使用法を誤ると乗員の頭部を
安楽支持できないばかりか、衝突時の鞭打ち症防止に役
立たなくなる傾向があった。

【０００５】例えば、家族で乗車することが多い自家用
車のように、運転席には運転免許資格のある人が着座
し、助手席には道路地理に明るい人が着座するというよ
うに、乗員ごとに着座する座席が半ば固定されているよ
うな場合は、各座席ごとに設けられたヘッドレスト装置
の枕姿勢も着座乗員に最も適した常用姿勢に固定してお
いて問題はない。しかしながら、様々な体型の人が老若
男女を問わず不特定に着座する可能性のある車両の座席
の場合は、座席に着座した人がその度に枕姿勢を調節す
れば問題はないが、むしろ枕姿勢を調整する人は稀であ
るため、仮にエアバッグ付きの自動車にしかるべくシー
トベルトを着用して搭乗していても、たまたま信号待ち
中等に前方不注意の後続車両に追突されてしまえば、頭
部と枕の間に隙間があって頭部がしかるべく枕に支持さ
れていないことが災いして、鞭打ち事故に結び付く危険
性がきわめて高い。すなわち、たとえ調整機能が豊富な
ヘッドレスト装置であっても、使用法を誤れば本来の機
能を発揮できず、鞭打ち症の予防には逆効果となること
さえある等の課題があった。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明は、上記課題を解
決したものであり、車両の座席に設けられ、着座した乗
員の頭部を支持する枕と、該枕の姿勢を制御する枕姿勢
制御機構と、前記枕に設けられ、着座した乗員の頭部接
触圧を検出する接触圧センサと、前記車両に設けられ、
該車両に対する追突時の衝撃を感知する衝撃センサと、
前記接触圧センサの出力が予め設定された接触圧基準値
に一致するよう前記枕姿勢制御機構をフィードバック制
御するとともに、前記衝撃センサの出力が予め設定され
た追突衝撃基準値を越えたときに前記枕姿勢制御機構が
制御する枕姿勢を固定するコントローラとを具備するこ
とを特徴とするものである。

【０００７】また、本発明は、枕姿勢制御機構を、前記
枕を支持する支柱と、該支柱を支持して揺動する揺動軸
と、コントローラからの指令を受けて駆動されるステッ
ピングモータと、該ステッピングモータのモータ軸と前
記揺動軸との間に設けられ、モータ軸の回転を減速して
該揺動軸に伝達する減速歯車機構とを設けて構成したこ
とを特徴とするものである。

【０００８】

【作用】本発明によれば、枕に頭部接触圧を検出する接
触圧センサを設け、枕に対する着座乗員の頭部の接触圧
が一定となるよう枕姿勢制御機構が枕を常に最適姿勢に
保ち、また衝撃センサが追突に伴う衝撃を感知したとき
に、枕姿勢を固定することにより、追突に伴う鞭打ち事
故を確実に防止する。

【０００９】

【実施例】以下、本発明の実施例について、図１ないし
図４を参照して説明する。図１は、本発明の車載ヘッド
レスト装置の一実施例を示す概略側面図、図２は、図１
に示した車載ヘッドレスト装置の概略正面図、図３は、
図１に示した車載ヘッドレスト装置のブロック構成図、
図４は、図３に示したＣＰＵの動作を説明するためのフ
ローチャートである。

【００１０】図１，２に示す車載ヘッドレスト装置１
は、例えば自動車の運転席や助手席のようなバケットシ
ートに設けられたものであり、座席２に座った人の着座
姿勢に合わせて枕姿勢を自動調整し、かつ追突事故発生
時には枕姿勢を瞬時に固定する機能を有する。枕３は、
芯材３ａの表面を発泡ウレタン等のクッション材３ｂで
被覆したものであり、枕姿勢制御機構４の２本の支柱５
が芯材３ａを下から支えている。枕姿勢制御機構４は、
両端が軸受６ａに回動自在に支持された揺動軸６に、支
柱５の下端部を固着し、この揺動軸６に固着した従動歯
車７ａに、ステッピングモータ８のモータ軸８ａに直結
した駆動歯車７ｂを噛合させて構成されており、ステッ
ピングモータ８の分解能（１ステップパルス当たりの回
動角）に駆動歯車７ｂと従動歯車７ａからなる減速歯車
機構７の減速比を乗じて得られる値が、調整可能な枕姿
勢の最小角度となる。実施例の場合、駆動歯車７ｂに比
べ従動歯車７ａの歯数は大であり、従ってステッピング
モータ８のモータ軸８ａの回転は減速歯車機構７により
減速されて揺動軸６に伝達される。

【００１１】なお、ステッピングモータ８の連結に関し
ては、上記のギヤ連結法以外に、例えば揺動軸６に直結
するカップリング連結法や、タイミングベルトを介して
モータ軸８ａと揺動軸６とを連結するベルト連結法、さ
らにはクラッチを内蔵するブレーキ機構を介して揺動軸
６を連結するクラッチ付きブレーキ連結法なども可能で
ある。また、ステッピングモータ８は、周知のごとく、
他のモータ等と比較して静止時（非通電時も含む）にき
わめて大きな保持トルクを有しており、電磁ブレーキな
どの保持機構を必要としないため、追突時に枕姿勢を保
持する目的には特に好都合である。ただし、通電によっ
て得られる保持トルクにも限界があるため、その限界値
である最大静止トルクは、追突時に乗員の頭部に加わる
慣性力が揺動軸６を介してモータ軸８ａに及ぼすトルク
よりも大となるよう、ステッピングモータ８の選定には
注意すべきである。また、実施例では、ステッピングモ
ータ８として４相型を用い、これを常時２相に通電する
２相励磁式で駆動することで動作時の制動効果を高める
ようにしているが、１相励磁或いは１−２相励磁といっ
た他の励磁方式により駆動することも可能である。

【００１２】枕３の前面すなわち頭部接触面には、接触
圧センサ９が埋設してあり、この接触圧センサ９が検出
する乗員の頭部接触圧がコントローラ１０に供給され
る。コントローラ１０は、図３に示したように、接触圧
センサ９から供給される頭部接触圧をＡＤ変換器１１に
てＡ／Ｄ変換し、変換されたディジタルデータをＣＰＵ
１２に送り込む。ＣＰＵ１２は、入力された頭部接触圧
を所定の動作プログラムに従って予め設定された接触圧
基準値と比較し、頭部接触圧がこの接触圧基準値に一致
するよう枕姿勢をフィードバック制御する。ＣＰＵ１２
の制御出力は、モータ駆動回路１３から所要数のステッ
プパルスとしてステッピングモータ８に印加され、頭部
接触圧が接触圧基準値に一致するよう枕姿勢が前傾又は
後傾制御される。

【００１３】ところで、座席２近くの車室内には車両が
追突を受けたときに生ずる加速度を検出する衝撃センサ
１４が配設してあり、この衝撃センサ１４の出力もＡＤ
変換器１１を介してコントローラ１０内のＣＰＵ１２に
供給される。ＣＰＵ１２は、衝撃センサ１４から送られ
てくる衝撃の大きさを予め設定された追突衝撃基準値と
比較し、この追突衝撃基準値を越える衝撃が発生したと
きに、ステッピングモータ８を保持モードに強制する。
保持モードに強制されたステッピングモータ８は、励磁
相を固定されることで枕３を追突直前の角度姿勢に保
ち、これにより追突に伴って乗員が強く後方に引っ張ら
れたときに、鞭打ち症に至る危険が排除される。

【００１４】具体的には、ＣＰＵ１２は、図４に示すフ
ローチャートに従って枕３の姿勢制御を遂行する。ま
ず、同図に示したステップ（１０１）において、接触圧
センサ９の出力がＡＤ変換され、続くステップ（１０
２）においてＣＰＵ１２内に取り込まれ、判断ステップ
（１０３）において、予め設定済みの接触圧基準値と比
較される。比較の結果、乗員が枕３に及ぼす接触圧が接
触圧基準値を越えていると判断された場合は、乗員が頭
部を強く後傾させているためであるから、続くステップ
（１０４）において、ＣＰＵ１２はモータ逆転指令を発
する。モータ逆転指令を受けたモータ駆動回路１３は、
ステッピングモータ８を逆転方向に励磁するステップパ
ルスを印加し、これによりステッピングモータ８が逆転
駆動される。一方また、これとは逆に、接触圧センサ９
が検出した接触圧が接触圧基準値に満たなかった場合
は、乗員が頭部を前傾させて枕３との間に隙間があるた
めであるから、ステップ（１０５）において、ＣＰＵ１
２はモータ正転指令を発する。モータ正転指令を受けた
モータ駆動回路１３は、ステッピングモータ８に対して
正転方向に励磁するステップパルスを印加し、これによ
りステッピングモータ８が正転駆動される。

【００１５】こうしたＣＰＵ１２によるステッピングモ
ータ８に対する正逆転指令は、後述するステップ（１０
６）〜（１０８）を経て再びステップ（１０１）に戻る
フィードバックループが機能する限り繰り返し実行さ
れ、最終的には接触圧センサ９の出力が接触圧基準値に
一致する最適な枕姿勢に落ち着くことになる。ただし、
乗員が着座姿勢を変えたために接触圧が変化した場合
は、再び接触圧基準値を目標とするフィードバック制御
機能が働き、枕姿勢はそのときの最適姿勢へと追従す
る。

【００１６】こうして、ステッピングモータ８に対し制
御指令を発したＣＰＵ１２は、続くステップ（１０６）
において、衝撃センサ１４の出力のＡＤ変換を命じ、ス
テップ（１０７）において、ＡＤ変換器１１から衝撃セ
ンサ１４の出力を取り込む。衝撃センサ１４の出力は、
ＣＰＵ１２内で予め設定済みの追突衝撃基準値と比較さ
れ、ステップ（１０８）における判断結果に従った処理
が行われる。すなわち、衝撃センサ１４が検出した衝撃
力の大きさが追突衝撃基準値以下であると判断された場
合は、追突は受けておらず、これまで通りの枕姿勢の制
御が継続されるよう、判断ステップ（１０８）からステ
ップ（１０１）へと戻る。これに対し、衝撃センサ１４
が検出した衝撃力の大きさが追突衝撃基準値を越えるこ
とが判った場合は、追突が発生したことは明らかであ
り、従ってＣＰＵ１２は直ちにステップ（１０９）へと
移行し、ステッピングモータ８を保持モードへと強制す
る。その結果、ステッピングモータ８は励磁相を固定さ
れ、追突直前の回転位相に固定される。このとき、モー
タ軸８ａが最大静止トルク以下の衝撃トルクに対して不
用意に回動することはなく、枕姿勢は追突直前の最適姿
勢に固定される。

【００１７】このため、車両後方からの衝撃に９って乗
員を背後から押すような加速度が作用しても、乗員が背
中を背もたれに密着させるだけでなく、頭部も枕３に密
着させたまま前方に移動することができ、従来のように
枕と乗員の頭部との間に隙間がある不完全な支持姿勢が
原因となって、乗員が鞭打ち症にかかるといった危険を
良好に排除することができる。

【００１８】このように、上記車載ヘッドレスト装置１
によれば、枕３に頭部接触圧を検出する接触圧センサ９
を設け、枕３に対する着座乗員の頭部の接触圧が一定と
なるよう枕姿勢制御機構４が枕姿勢を常に最適姿勢に保
つとともに、衝撃センサ１４が追突に伴う衝撃を感知し
たときに枕姿勢を固定する構成としたから、追突発生時
に枕３と頭部との間の不整合がもたらす鞭打ち症を確実
に防止することができる。また、ステッピングモータ８
の分解能に減速歯車機構７の減速比を乗じた精度をもっ
て枕の前傾姿勢が調整できるため、着座乗員に対しては
常に最適の接触圧をもって頭部に枕３を当てることがで
き、また追突が発生した時点で即座にステッピングモー
タ８を保持モードに強制するため、追突時の衝撃を受け
て最大静止トルク以下の衝撃トルクがモータ軸８ａに作
用しようとも、枕３を追突直前の最適姿勢に維持するこ
とができ、鞭打ち症を確実に防止することができる。

【００１９】なお、上記実施例において、枕姿勢制御機
構４は、ステッピングモータ８以外の駆動手段、例えば
ピストンシリンダ機構等を動力源とする構成としてもよ
く、要は枕姿勢サーボが可能であれば他の構成であって
もよい。また、実施例では、ステッピングモータ８を保
持モードに切り替えることで枕３の角度姿勢を固定する
ようにしたが、これ以外にも例えば座席２の背もたれ内
部にロックピン（図示せず）を組み込み、追突発生時に
このロックピンを突出させて枕３の角度姿勢を直前の姿
勢に保持するような構成とすることも可能であり、保持
モードにあるステッピングモータとロックピンによる係
止とを複合させることも可能である。

【００２０】また、上記実施例では、枕３は揺動軸６を
中心とする揺動調整だけが可能な構成としたが、支柱５
を数段階に伸縮自在の構造とし、着座した乗員の頭部の
高さに合わせて枕３の高さが自動的に最適調整できるよ
う構成することもできる。さらに、上記実施例では、衝
撃センサ１４を車室内の座席近傍に配設したが、衝撃セ
ンサ１４は車室内外の任意の場所に配設することがで
き、エアバッグやプリテンショナのための衝撃センサを
鞭打ち症防止に共用することも可能である。

【００２１】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
枕に頭部接触圧を検出する接触圧センサを設け、枕に対
する着座乗員の頭部の接触圧が一定となるよう枕姿勢制
御機構が枕を常に最適姿勢に保ち、また衝撃センサが追
突に伴う衝撃を感知したときに、枕姿勢を固定する構成
としたから、枕姿勢制御機構が着座乗員に対しては常に
最適の接触圧をもって頭部に枕を当てることができ、こ
れにより追突が発生したときに枕と頭部との間の不整合
がもたらす鞭打ち事故を最小限にくい止めることがで
き、従来のヘッドレスト装置のごとく、枕と乗員の頭部
との間に隙間があったり枕の支持姿勢に不具合があった
りしたために、追突時の衝撃で頭部が枕を痛打してしま
い、首筋を痛めたり鞭打ち症にかかるといった不都合を
確実に排除することができる等の優れた効果を奏する。

【００２２】また、本発明は、枕姿勢制御機構を、枕を
支持する支柱と、支柱を支持して揺動する揺動軸と、コ
ントローラからの指令を受けて駆動されるステッピング
モータと、該ステッピングモータのモータ軸と前記揺動
軸との間に設けられ、モータ軸の回転を減速して該揺動
軸に伝達する減速歯車機構とを設けて構成したから、ス
テッピングモータの分解能に減速歯車機構の減速比を乗
じた精度をもって枕の前傾姿勢が調整でき、従って着座
乗員に対しては常に最適の接触圧をもって頭部に枕を当
てることができ、また追突が発生したときにステッピン
グモータを保持モードに切り替えることで、追突時の衝
撃を受けて最大静止トルク以下の衝撃トルクがモータ軸
に作用しようとも、枕を追突直前の最適姿勢に維持する
ことができ、鞭打ち症を確実に防止することができる等
の効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の車載ヘッドレスト装置の一実施例を示
す概略側面図である。

【図２】図１に示した車載ヘッドレスト装置の概略正面
図である。

【図３】図１に示した車載ヘッドレスト装置のブロック
構成図である。

【図４】図３に示したＣＰＵの動作を説明するためのフ
ローチャートである。

【符号の説明】

１ 車載ヘッドレスト装置 ２ 座席 ３ 枕 ４ 枕姿勢制御機構 ５ 支柱 ６ 揺動軸 ７ 減速歯車機構 ８ ステッピングモータ ９ 接触圧センサ １０ コントローラ １１ ＡＤ変換器 １２ ＣＰＵ １３ モータ駆動回路 １４ 衝撃センサ

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 車両の座席に設けられ、着座した乗員の
   頭部を支持する枕と、該枕の姿勢を制御する枕姿勢制御
   機構と、前記枕に設けられ、着座した乗員の頭部接触圧
   を検出する接触圧センサと、前記車両に設けられ、該車
   両に対する追突時の衝撃を感知する衝撃センサと、前記
   接触圧センサの出力が予め設定された接触圧基準値に一
   致するよう前記枕姿勢制御機構をフィードバック制御す
   るとともに、前記衝撃センサの出力が予め設定された追
   突衝撃基準値を越えたときに前記枕姿勢制御機構が制御
   する枕姿勢を固定するコントローラとを具備することを
   特徴とする車載ヘッドレスト装置。
2. 【請求項２】 前記枕姿勢制御機構は、前記枕を支持す
   る支柱と、該支柱を支持して揺動する揺動軸と、コント
   ローラからの指令を受けて駆動されるステッピングモー
   タと、該ステッピングモータのモータ軸と前記揺動軸と
   の間に設けられ、モータ軸の回転を減速して該揺動軸に
   伝達する減速歯車機構とを具備することを特徴とする請
   求項１記載の車載ヘッドレスト装置。