(57)【要約】【課題】変位センサを備えたシートにおいて、平面ばねなどの荷重受け部材の上下ストロークを大きくとることができる車両用シートを提供する。【解決手段】座部フレーム１４に荷重受け部材としての平面ばね１５が設けられている。平面ばね１５は座部フレーム１４との間に設けた支持ばね３２ａ〜３２ｆを介して支持される。座部フレーム１４には、プーリ３４を有する変位センサ２０ａ〜２０ｄが設けられている。プーリ３４の回転中心は平面ばね１５よりも低い位置にある。プーリ３４には引っ張り部材としてワイヤロープ３５が巻き付けられている。このワイヤロープ３５がプーリ３４の下面側から斜め上方に引き出されて平面ばね１５に接続されている。平面ばね１５は、上方からの荷重が大きくなるに従い下方に移動し、その際にプーリ３４はワイヤロープ３５が巻き付く方向に回転する。【選択図】    図３
2004359105.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
座部のフレームと、
前記フレームに上下方向に移動可能に設けられ、着座者の荷重を受ける荷重受け部材と、
前記フレームと前記荷重受け部材との間に設けられ、前記荷重受け部材を支持するばねと、
前記フレームに回転自在に設けられ、その回転中心が前記荷重受け部材よりも低い位置にあるプーリと、
前記プーリの回転量に対応した電気信号を出力する変位センサと、
前記プーリに巻き付けられた引っ張り部材とを具備し、
前記引っ張り部材が前記プーリの下面側から上方に引き出されて前記荷重受け部材に接続され、前記荷重受け部材に着座者の荷重が加わっていない状態から下方に移動するに従い、前記引っ張り部材が前記プーリに巻き付く方向に該プーリが回転したのち前記プーリから前記引っ張り部材が繰り出される方向に該プーリが回転することを特徴とする車両用シート。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、シートに加わる荷重を検出し、乗員および乗員の着座状態を判別する車両用シートに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、自動車におけるエアバッグの制御やシートベルトの巻き取り制御を適切に行うために、シートに着座した乗員の荷重の検出を行うようにしたものがある。
【０００３】
そのため、乗員の荷重を受ける平面ばねなどの荷重受け部材が、座部のフレームに複数のばねおよび変位センサなどを介して取り付けられ、平面ばねに荷重が負荷されることにより、変位センサが荷重を検出するものが知られている（例えば、特許文献１参照。）。
【０００４】
また、上記荷重を検出するための変位センサとして、プーリとワイヤを用いたものが知られている。このワイヤの一端は荷重受け部材に接続されており、前記ばねの伸び量に対応してワイヤがプーリから繰り出される方向にプーリが回転し、その回転を変位センサが電気信号で検出するようになっている。
【０００５】
【特許文献１】
特開２００１−１８０３５３号公報（第１図）
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、シートに着座荷重が加わったときにワイヤがプーリから繰り出される構造であると、所定値を越える荷重が加わったときにワイヤが伸びきってしまい、それ以上大きな荷重が加わるとワイヤが切れるおそれがある。このため荷重受け部材の上下方向のストロークが制限され荷重の検出範囲が狭くなる可能性がある。
【０００７】
従って、本発明では、プーリに用いられるワイヤに負担をかけずに荷重を検出し、乗員を判別することができる車両用シートを提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
請求項１に記載した車両用シートでは、着座部のフレームと前記フレームに上下方向に移動可能に設けられ着座者の荷重を受ける荷重受け部材と、前記フレームと、前記荷重受け部材との間に設けられ前記荷重受け部材を支持するばねと、前記フレームに回転自在に設けられその回転中心が前記荷重受け部材よりも低い位置にあるプーリと、前記プーリの回転量に対応した電気信号を出力する変位センサと、前記プーリに巻き付けられた引っ張り部材とを具備し、前記引っ張り部材が前記プーリの下面側から上方に引き出されて前記荷重受け部材に接続され、前記荷重受け部材に着座者の荷重が加わっていない状態から下方に移動するに従い、前記引っ張り部材が前記プーリに巻き付く方向に該プーリが回転したのち前記プーリから前記引っ張り部材が繰り出される方向に該プーリが回転するようにした。
【０００９】
この発明の好ましい形態では、前記荷重受け部材は、ワイヤからなる枠線とばね要素などからなる平面ばねなどのばね構体が採用される。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下に本発明の一実施の形態について図１ないし図１０を参照して説明する。図１に示す車両用シート１０は、例えば自動車の前側シートに用いられる。この車両用シート１０が取り付けられる車両には、例えばエアバッグ（図示せず）が装備される。
【００１１】
車両用シート１０は、図１に示すようにシートバック１１と着座部１２とを具備している。着座部１２は、例えばウレタンフォームで形成されるパッド（図示せず）と、パッドの下方に位置しかつパッドによって覆われる座部ユニット１３と、パッドの外面を覆うカバー部材などにより構成される。
【００１２】
座部ユニット１３は、着座部１２の骨格をなす座部フレーム１４と、乗員の着座時の荷重が加わる荷重受け部材としての平面ばね１５と、荷重を検出する変位検出センサ２０ａ〜２０ｄなどによって構成されている。この明細書で言う乗員とは、大人、子供、チャイルドシート、荷物などを含む概念である。
【００１３】
図２に示すように、平面ばね１５は座部フレーム１４の略中央に配置されている。なお、図２中のＦは車両のフロント方向を示す。荷重受け部材としての平面ばね１５は、ワイヤ２３を用いて略矩形に構成された枠部材２４と、枠部材２４の内側に車幅方向に張り渡された線状のばね要素２５などを備えている。
【００１４】
平面ばね１５はその周方向複数箇所と、座部フレーム１４の側面部３０ａ，３０ｂとの間に、それぞれ支持ばね３２ａ〜３２ｆを介して弾発的に吊られて支持されている。これにより、平面ばね１５に乗員の着座荷重が加わると、平面ばね１５が下方に移動し、着座荷重が減少あるいは無くなると、平面ばね１５が上方に移動する。
【００１５】
また、座部フレーム１４の側面部３０ａ，３０ｂのそれぞれ前後には、平面ばね１５に加わる荷重を検出する変位センサ２０ａ〜２０ｄが取り付けられている。これら変位センサ２０ａ〜２０ｄについて、図３に示す変位センサ２０ａを代表して説明する。この変位センサ２０ａのセンサ本体３３にプーリ３４が回転自在に支持されている。変位センサ２０ａは、プーリ３４の回転中心が平面ばね１５よりも下方に位置するように座部フレーム１４に取り付けられている。
【００１６】
このプーリ３４には、引っ張り部材の一例として、例えばワイヤロープ３５が巻き付けられている。ワイヤロープ３５の一端はプーリ３４の溝部に固定され、他端はプーリ３４の下面側から斜め上方に引き出されて枠部材２４に接続されている。また、プーリ３４にはリターンスプリング（図示せず）が内蔵され、ワイヤロープ３５を巻き付ける方向に付勢されている。すなわちこのプーリ３４は、ワイヤロープ３５が巻き付く方向に回転するようになっており、ワイヤロープ３５に常時テンション（張力）与えるようになっている。
【００１７】
このように構成される変位センサ２０ａは、図４に示すように平面ばね１５に荷重が加わっていない状態では、ワイヤロープ３５の繰り出し長さが最大になる。次に図５に示すように平面ばね１５に荷重が加わり、平面ばね１５が下方に移動すると、平面ばね１５の移動量に対応して、支持ばね３２ａが伸びる。この支持ばね３２ａの伸び状態に対応して、ワイヤロープ３５がプーリ３４に巻き付く量が変化するとともにプーリ３４が回転するため、支持ばね３２ａの伸び量がプーリ３４の回転変位に変換される。
【００１８】
荷重が所定値になり、図５に示すように平面ばね１５の移動量がＬ１となると、プーリ３４に巻き取られるワイヤロープ３５の長さが最大となる。さらに、荷重が所定値よりも大きくなると、図６に示すように、プーリ３４は平面ばね１５の移動量Ｌ２に対応する支持ばね３２ａの伸び量に対応して、ワイヤロープ３５が繰り出される方向に回転する。変位センサ２０ａには、例えば可変抵抗が組み込まれており、センサ本体３３に対するプーリ３４の回転角度に応じた電圧が出力されるようになっている。
【００１９】
図１に示すように着座部１２の着座状態を判別する手段として、乗員判別用ＥＣＵ４０が設けられている。乗員判別用ＥＣＵ４０は、図７示すように、例えば変位センサ２０ａ〜２０ｄが接続されるセンサ入力回路４１を有する。センサ入力回路４１はアナログ信号をデジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換回路４２に接続される。
【００２０】
また、制御を実行するマイクロコンピュータ４３と後述するエアバッグ用ＥＣＵ４４との間の信号の授受を行うための車両通信用回路４５を有する。さらに、着座部１２の未着座データなどを記憶しておくメモリ５０と電源部５１を有する。
【００２１】
以上の構成を有する乗員判別用ＥＣＵ４０は、先に述べた変位センサ２０ａ〜２０ｄで出力された平面ばね１５の前後左右それぞれの荷重に対応する電圧値に基いて、乗員および乗員の着座状態を判別する機能を有する。さらに、エアバック用ＥＣＵ４４を有しており、乗員判別用ＥＣＵ４０による乗員の判別結果に基いてエアバックの展開制御を行う機能を有する。
【００２２】
図８は、平面ばね１５の移動量に対する変位センサ２０ａの出力電圧値の一例を示している。平面ばね１５に荷重が加わっていない状態では電圧値が最大となり、平面ばね１５が下方に移動するにつれて電圧値が減少する。
【００２３】
所定値の荷重が加わり、移動量がＬ１になると電圧値は最小になる。そして所定値よりも大きな荷重が加わると、プーリ３４からワイヤロープ３５が繰り出される方向にプーリ３４が逆回転するため、出力電圧値が増加する。この場合、乗員判別用ＥＣＵ４０は、プーリ３４が逆回転することにより増加する出力電圧値を補正し、プーリ３４の回転位置と平面ばね１５の移動量とを対応させる機能を有している。
【００２４】
上記の変位センサ２０ａの構成要素であるセンサ本体３３、プーリ３４、ワイヤロープ３５は、他の変位センサ２０ｂ〜２０ｄも同様に備えている。すなわち各変位センサ２０ａ〜２０ｄが、それぞれ支持ばね３２ａ，３２ｃ，３２ｄ，３２ｆに加わる荷重に対応する電圧を出力することで、平面ばね１５の前後左右それぞれの荷重状態を出力することができる構成となっている。
【００２５】
次に、このように構成される車両用シート１０の作用を説明する。
乗員が着座部１２に着座していない状態において、支持ばね３２ａの初期状態が変位センサ２０ａによって検出される。例えば検出された電圧に応じた検出値Ｖ１が出力される。この検出値Ｖ１は、例えば出荷時または始動時にドアを開けたときにメモリ５０に記憶される。
【００２６】
乗員が着座し、平面ばね１５に荷重が加わると、支持ばね３２ａが伸びるため、検出値Ｖ２が出力される。上記検出値Ｖ１およびＶ２は、Ａ／Ｄ変換回路４２において変換され、マイクロコンピュータ４３が支持ばね３２ａに加わる荷重に対応する変位電圧ΔＶａを求める。
【００２７】
上記の変位センサ２０ａと乗員判別用ＥＣＵ４０の作用は、他の変位センサ２０ｂ〜２０ｄについても同様であり、それぞれ変位電圧ΔＶｂ〜ΔＶｄが検出される。
【００２８】
次に、得られた変位電圧ΔＶａ〜ΔＶｄをもとに、乗員判別用ＥＣＵ４０が図９のフローに示す制御を行う。先ずステップＳＴ１でセンサデータの読み込みを行い、ステップＳＴ２では各変位電圧ΔＶａ〜ΔＶｄの合計値Ｓ（＝ΔＶａ＋ΔＶｂ＋ΔＶｃ＋ΔＶｄ）が求められる。なお、制御プログラムでは電圧値をそのまま用いることができるが、以下の説明では特に断らない限り変位電圧ΔＶａ〜ΔＶｄを荷重として表現する。
【００２９】
ステップＳＴ３では、合計値Ｓが大人を判別するしきい値ａ以上であるか否かを判別する。合計値Ｓがしきい値ａ以上あると判別された場合にはステップＳＴ４に進み、そこで大人が着座したとして、その情報をエアバッグ用ＥＣＵ４４に伝送し、本ルーチンを終了する。また、合計値Ｓがしきい値ａより小さいと判別された場合にはステップＳＴ５に進む。
【００３０】
ステップＳＴ５では、合計値Ｓが小柄な大人および子供を判別するしきい値ｂ以上であるか否かを判別し、合計値Ｓがしきい値ｂより小さいと判別された場合にはステップＳＴ６に進む。ステップＳＴ６では、さらに合計値Ｓが荷物などを判別するしきい値ｃ以上であるか否かを判別する。なお、各しきい値ａ，ｂ，ｃの大小関係はａ＞ｂ＞ｃである。
【００３１】
ステップＳＴ６で合計値Ｓがしきい値ｃ以上であると判別された場合にはステップＳＴ７に進み、そこで荷物などが載っていると判別して、その情報をエアバッグ用ＥＣＵ４４に伝送し、本ルーチンを終了する。合計値Ｓがしきい値ｃより小さいと判別された場合にはステップＳＴ８に進み、そこでは着座部１２には何も載っていないのと等しい未着座と判別して、その情報をエアバッグ用ＥＣＵ４４に伝送し、本ルーチンを終了する。
【００３２】
ステップＳＴ５で合計値Ｓがしきい値ｂ以上であると判別された場合には図１０に示されるステップＳＴ９に進む。ステップＳＴ９では、左側荷重ＬＨ（＝ΔＶｃ＋ΔＶｄ）と右側荷重ＲＨ（＝ΔＶａ＋ΔＶｂ）の差の絶対値（｜ＬＨ−ＲＨ｜）が求められる。さらにその左右差の絶対値（｜ＬＨ−ＲＨ｜）が上限値ｄ以上であるか否かが判別される。
【００３３】
なお、検出値（｜ＬＨ−ＲＨ｜）が上限値ｄ以上である場合とは、左右の荷重分布の差が大きすぎる場合であり、例えば乗員が左右どちらかに偏って着座していることが考えられる。このような場合には、エアバッグの展開において設計通りの効果が得られなくなる虞があるため、ステップＳＴ１０に進む。そこで着座異常であると判断し、その情報を例えばエアバッグ用ＥＣＵ４４に伝送して、本ルーチンを終了する。この場合、エアバッグ用ＥＣＵ４４により着座異常の表示や警報が行われる。
【００３４】
ステップＳＴ９で左右差（｜ＬＨ−ＲＨ｜）が上限値ｄを越えていないと判別された場合にはステップＳＴ１１に進む。このステップＳＴ１１に進んだ場合には荷重分布の左右差に偏りがない場合である。ステップＳＴ１１では、例えば右側荷重ＲＨとしきい値ｅとを比較して、先ず子供であるか否かが判別される。すなわち、ステップＳＴ１１で右側荷重ＲＨがしきい値ｅを超えていないと判別された場合にはステップＳＴ１２に進み、そこで乗員が子供であると判断され、その情報をエアバッグ用ＥＣＵ４４に伝送し、本ルーチンを終了する。この場合、エアバッグ用ＥＣＵ４４では、エアバッグの展開時に子供を対象とした柔らかな展開、または非展開とする制御が行われる。
【００３５】
ステップＳＴ１１で右側荷重ＲＨがしきい値ｅ以上であると判別された場合にはステップＳＴ１３に進む。ステップＳＴ１３では、後側荷重Ｂ（＝ΔＶｂ＋ΔＶｄ）、前側荷重Ｆ（＝ΔＶａ＋ΔＶｃ）の差の絶対値（｜Ｆ−Ｂ｜）が求められる。さらに前後差の絶対値（｜Ｆ−Ｂ｜）がしきい値ｈ未満である場合にはステップＳＴ１４に進む。
【００３６】
ステップＳＴ１４に進んだ場合には、例えば乗員が深く着座した場合が考えられ、そのような場合に荷重をより正確に判断するために、後側荷重Ｂと子供を判別するしきい値ｆとが比較される。後側荷重Ｂがしきい値ｆ以上であると判別された場合にはステップＳＴ１５に進み、そこで着座異常または判別不能と判断され、その情報をエアバッグ用ＥＣＵ４４に伝送し、本ルーチンを終了する。この場合、エアバッグ用ＥＣＵ４４により着座異常などの表示や警報が行われる。なお、ステップＳＴ１５に進んだ場合とは、荷重の左右分布の偏りが小さいが後側荷重Ｂが大きい場合であり、例えば子供が立っている場合が考えられる。
【００３７】
ステップＳＴ１４で後側荷重Ｂがしきい値ｆよりも小さいと判別された場合にはステップＳＴ１６に進む。この場合には、合計値Ｓが小さくかつ左右の偏りも小さく、そしてシートの後側荷重Ｂが子供を判別するしきい値ｆよりも小さい場合であることから、例えば子供が浅く着座している場合が考えられる。したがって、ステップＳＴ１６で乗員は子供であると判断され、その情報をエアバッグ用ＥＣＵ４４に伝送し、本ルーチンを終了する。この場合、エアバッグ用ＥＣＵ４４では、エアバッグの展開時には子供を対象とした柔らかな展開、または非展開とする制御が行われる。
【００３８】
ステップＳＴ１３で前後荷重の差の絶対値（｜Ｆ−Ｂ｜）がしきい値ｈ以上であると判別された場合にはステップＳＴ１７に進む。ステップＳＴ１７では、例えば浅く着座した場合が考えられ、そのような場合の荷重をより正確に判断するために、後側荷重Ｂと小柄な大人を判別するしきい値ｇとを比較する。ステップＳＴ１７で後側荷重Ｂがしきい値ｇを超えていないと判別された場合には、子供が浅く着座していることが考えられ、ステップＳＴ１６に進む。
【００３９】
ステップＳＴ１７で後側荷重Ｂがしきい値ｇ以上であると判別された場合にはステップＳＴ１８に進む。この場合には、合計値Ｓが小さくかつ左右の偏りも小さく、そして後側荷重Ｂが小柄な大人を判別するしきい値ｇ以上の場合であることから、ステップＳＴ１８で乗員は小柄な大人であると判断される。その情報をエアバッグ用ＥＣＵ４４に伝送し、本ルーチンを終了する。この場合、エアバッグ用ＥＣＵ４４では、小柄な大人を対象とした展開制御が行われる。
【００４０】
前述したように、平面ばね１５に荷重が加わると、平面ばね１５の移動量に対応する支持ばね３２ａ，３２ｃ，３２ｄ，３２ｆの伸び量に対応してそれぞれ変位センサ２０ａ〜２０ｄのワイヤロープ３５が巻き取られる構成となっている。このため、急激に荷重が加わっても、ワイヤロープ３５は巻き取られるのでワイヤロープ３５に負担がかからず、かつ伸びきることが抑えられるので切れることが抑えられる。さらに、所定値より大きな荷重が加わるとワイヤロープ３５が引き出される方向にプーリ３４が回転する。
【００４１】
このため、ワイヤロープ３５の長さを長くすることなく平面ばね１５の可動領域すなわち上下方向の移動ストロークを広くとることができる。また、乗員の座り心地が向上するとともに、荷重の検出範囲も広くなり高荷重も検出することができるようになる。
【００４２】
なお、本実施の形態では平面ばね１５および変位センサ２０ａ〜２０ｄは座部フレーム１４に直接取り付けられているが、サブフレームを介して取り付けられてもよい。また、本実施の形態では変位センサは４個設けたが、それ以上あっても良く、変位センサの数は４個に限られない。本発明を実施するに当たって、本発明を構成する要素は、発明の要旨を逸脱しない範囲で適宜に変換して実施できることは言うまでもない。
【００４３】
【発明の効果】
請求項１に記載の発明によると、ワイヤが伸びきることを抑えることができるので、ワイヤが切れない範囲で平面ばねなどの荷重受け部材の上下方向の移動ストロークを大きくとることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態に係る車両用シートを一部分解して示す斜視図。
【図２】フレームと平面ばねと変位センサなど示す平面図。
【図３】変位センサの斜視図。
【図４】荷重が加わっていない状態の図２中のＡ−Ａ線に沿う断面図。
【図５】荷重が加わった状態の図２中のＡ−Ａ線に沿う断面図。
【図６】荷重が加わった状態の図２中のＡ−Ａ線に沿う断面図。
【図７】乗員判別用ＥＣＵのブロック図。
【図８】平面ばねの移動量と変位センサの電圧出力の関係を示す図。
【図９】乗員判別の制御フローを示す図。
【図１０】乗員判別の制御フローを示す図。
【符号の説明】
１４…座部のフレーム、１５…平面ばね（荷重受け部材）、２０ａ〜２０ｄ…変位センサ、３２ａ〜３２ｆ…支持ばね（ばね）、３４…プーリ、３５…ワイヤロープ（引っ張り部材）、４０…乗員判別手段（判別手段）。
【図１】
2004359105.tif 000003
【図２】
2004359105.tif 000004
【図３】
2004359105.tif 000005
【図４】
2004359105.tif 000006
【図５】
2004359105.tif 000007
【図６】
2004359105.tif 000008
【図７】
2004359105.tif 000009
【図８】
2004359105.tif 000010
【図９】
2004359105.tif 000011
【図１０】
2004359105.tif 000012