(57)【要約】【課題】横方向の加速度が発生した際に、乗員とシートバックとの間の摩擦力を増大させて乗員の左右動を低減させることのできる車両用シートを提供する。【解決手段】車両に搭載されるシートクッションと、このシートクッションに対して傾動可能に取り付けられたシートバック上部、下部を備え、シートバック上部と下部は相対角度が可変とされている。そして、シートクッションとシートバックのなす角度、及びシートバック下部とシートバック上部のなす角度を制御するシート駆動判断部１０２と、車両に作用する横方向の加速度を検出する横方向加速度検出手段１１５と、を備え、横方向加速度検出手段１１５より得られる横方向の加速度の大きさに応じて、シートクッションとシートバックのなす角度、及びシートバック下部とシートバック上部のなす角度を調整し、乗員とシートバックとの間の摩擦力を増加させる。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両に搭載されるシートクッションと、該シートクッションに対して傾動可能に取り付けられたシートバックとを備え、且つ前記シートバックが、相対角度が可変なシートバック下部とシートバック上部とに分割された車両用シートにおいて、
前記シートクッションと前記シートバックのなす角度、及び前記シートバック下部とシートバック上部のなす角度を制御する制御手段と、
前記車両に作用する横方向の加速度を取得する横方向加速度取得手段と、を備え、
前記横方向加速度取得手段より得られる横方向の加速度の大きさに応じて、前記シートクッションと前記シートバックのなす角度、及び前記シートバック下部と前記シートバック上部のなす角度を調整し、乗員と前記シートバックとの間の摩擦力を増加させることを特徴とする車両用シート。
【請求項２】
前記制御手段は、前記シートバック下部を前記シートバック上部に対して後傾させることにより、乗員と前記シートバック上部との間の摩擦力を増加させることを特徴とする請求項１に記載の車両用シート。
【請求項３】
前記制御手段は、前記シートバック上部を前記シートバック下部に対して前傾させることにより、乗員と前記シートバック上部との間の摩擦力を増加させることを特徴とする請求項１に記載の車両用シート。
【請求項４】
前記制御手段は、前記シートバック上部と前記シートバック下部との相対角度を維持しながら、シートバック全体のリクライニング角度を後傾させることにより、乗員と前記シートバックとの間の摩擦力を増加させることを特徴とする請求項１に記載の車両用シート。
【請求項５】
前記シートバックと乗員との間の摩擦力を向上させる摩擦力増加手段を設けたことを特徴とする請求項１〜請求項４のいずれか１項に記載の車両用シート。
【請求項６】
前記摩擦力増加手段は、シートバック表面に設けられ、起毛により左右方向の摩擦係数が上下方向の摩擦係数よりも大きくなるシート表皮であることを特徴とする請求項５に記載の車両用シート。
【請求項７】
前記摩擦力増加手段は、シートベルトであり、前記横方向の加速度が発生した際には、前記シートベルトを予め設定した所定の張力にて乗員を前記シートバック側に締め付けることにより、乗員と前記シートバックとの間の摩擦力を増加させることを特徴とする請求項５に記載の車両用シート。
【請求項８】
前記制御手段は、前記シートバックを駆動して乗員の姿勢を変えることにより、乗員体幹部の臀部に対する相対位置を変更して、乗員の上体重心の臀部に対するモーメントアームの長さを短く調整することを特徴とする請求項１に記載の車両用シート。
【請求項９】
前記制御手段は、横加速度の発生に対して、前記シートクッションの下部に設けられた支持体を駆動して、乗員の座骨位置をシート前後方向に対して固定することを特徴とする請求項１に記載の車両用シート。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車両用シートに係り、特に横方向加速度の発生時において乗員の疲労を軽減する技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の車両用シートとしては、例えば特開平５−２２９３７２号公報（特許文献１）に記載されているように、車両横方向の加速度に応じてサイドサポートを可変としたり、特開平３−３２９４３号公報（特許文献２）に記載されているように、シート全体を傾動させる方法等が知られいる。更には、特開平６−２７７１２６号公報（特許文献３）に記載されているように、シートバックが２分割された中折れシートが知られている。
【特許文献１】特開平５−２２９３７２号公報
【特許文献２】特開平３−３２９４３号公報
【特許文献３】特開平６−２７７１２６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、このような従来の車両用シートにあっては、シート本来の調整機構に加えて、横方向加速度に対応した支持機構を追加することにより、シート重量が増加したり、機構が複雑になるという問題点がある。
【０００４】
また、加速度に応じた制御を行わない中折れシートでは、車両に横方向加速度が作用した場合に、乗員が左右に傾動するので、運転操作に違和感が生じると同時に、身体が加速度に対し抵抗して姿勢を保持しようとするために、体幹部の疲労が大きくなるという問題点があった。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記目的を達成するため、本発明は、車両に搭載されるシートクッションと、該シートクッションに対して傾動可能に取り付けられたシートバックとを備え、且つ前記シートバックが、相対角度が可変なシートバック下部とシートバック上部とに分割された車両用シートにおいて、前記シートクッションと前記シートバックのなす角度、及び前記シートバック下部とシートバック上部のなす角度を制御する制御手段と、前記車両に作用する横方向の加速度を取得する横方向加速度取得手段と、を備え、前記横方向加速度取得手段より得られる横方向の加速度の大きさに応じて、前記シートクッションと前記シートバックのなす角度、及び前記シートバック下部と前記シートバック上部のなす角度を調整し、乗員と前記シートバックとの間の摩擦力を増加させることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００６】
本発明に係る車両用シートでは、横方向加速度検出手段により所定レベル以上となる横方向加速度の発生が検知された際には、シートバック、シートクッション、或いはシートベルトを駆動させることにより、シートバックと乗員との間の動摩擦力を増大させることができるので、乗員の左右方向への動きを抑制することができ、姿勢を維持し易くなり、乗員の体幹部の疲労を低減することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００７】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。図１は、本発明の第１の実施形態に係る車両用シートの構成を示すブロック図である。この車両用シート１００は、車両に搭載されるシートが有するシートベルト、シートバック上部、シートバック下部、及びシートクッションを、車両に対して横方向から作用する横方向加速度に応じて制御するものであり、図１に示すように、シートベルトの駆動を制御するシートベルト駆動制御部１１２と、シートバック上部の駆動を制御するシートバック上部駆動制御部１０９と、シートバック下部の駆動を制御するシートバック下部駆動制御部１０６と、シートクッションの駆動を制御するシートクッション駆動制御部１０３とを備えている。
【０００８】
また、シートベルトの状態を検出してこの検出データをシートベルト駆動制御部１１２に出力するシートベルト状態検出手段１１３と、シートバック上部の状態を検出してこの検出データをシートバック上部駆動制御部１０９に出力するシートバック上部状態検出手段１１０と、シートバック下部の状態を検出してこの検出データをシートバック下部駆動制御部１０６に出力するシートバック下部状態検出手段１０７と、シートクッションの状態を検出してこの検出データをシートクッション駆動制御部１０３に出力するシートクッション状態検出手段１０４とを備えている。
【０００９】
更に、シートベルト駆動制御部１１２の制御下でシートベルトを駆動させるシートベルト駆動手段１１４と、シートバック上部駆動制御部１０９の制御下でシートバック上部を駆動させるシートバック上部駆動手段１１１と、シートバック下部駆動制御部１０６の制御下でシートバック下部を駆動させるシートバック下部駆動手段１０８と、シートクッション駆動制御部１０３の制御下でシートクッションを駆動させるシートクッション駆動手段１０５とを備えている。
【００１０】
また、車両に生じる横方向の加速度を検出する横方向加速度検出手段（横方向加速度取得手段）１１５と、現在のシートの状態、即ち、シートベルト、シートバック上部、シートバック下部、シートクッションの状態を記憶するシート状態記憶手段１１６と、シートの駆動量を演算するシート駆動演算部１０１とを備え、更に、横方向加速度、及びシート状態に基づいてシートの駆動を判断し、シート駆動演算部１０１で求められたシートの駆動量についての指令信号を各駆動制御部１１２，１０９，１０６，１０３に出力するシート駆動判断部（制御手段）１０２を備えている。
【００１１】
次に、上述した如くの本実施形態に係る車両用シートの動作を、図２に示すフローチャート、及び図３に示す機構動作概念図を参照しながら説明する。
【００１２】
まず、通常の乗車時には、ドライバはステップＳ２０にて、一般道路の運転において最適化されるように個々人の感覚により運転姿勢を作る。このとき、図３（ａ）に示すように、通常ドライバはシートバック上部１２とシートバック下部１１の相対関係を中折れ形状とせずに運転姿勢を取っていることになる。このときのシート設定は、シート状態記憶手段１１６に記憶される。
【００１３】
次に、車両が走行状態に入り、ステップＳ２１の処理にて、車両に設置された横方向加速度検出手段１１５により検出される横方向の加速度が、シート駆動判断部１０２に予め定められている所定の値を超えたと判断された場合には、ステップＳ２２，Ｓ２５，Ｓ２８の各処理へ移行する。
【００１４】
即ち、ステップＳ２２の処理では、シートバック下部状態検出手段１０７、及びシートバック上部状態検出手段１１０によりシートバック上部及び下部の状態を検出し、ステップＳ２３の処理により、シート駆動演算部１０１にてそれぞれの駆動量を決定し、更に、ステップＳ２４では、各駆動制御部１０９，１０６により駆動量に応じた指示信号がシートバック上部駆動手段１１１、及びシートバック下部駆動手段１０８に出力され、シートバック上部及び下部を駆動させる。
【００１５】
また、ステップＳ２５の処理では、シートクッション状態検出手段１０４によりシートクッションの状態を検出し、ステップＳ２６の処理により、シート駆動演算部１０１にてシートクッションの駆動量を決定し、更に、ステップＳ２７では、シートクッション駆動制御部１０３により駆動量に応じた指示信号がシートクッション駆動手段１０５に出力され、シートクッションを駆動させる。
【００１６】
他方、ステップＳ２８の処理では、シートベルト状態検出手段１１３によりシートベルトの上部及び下部の状態を検出し、ステップＳ２９の処理により、シート駆動演算部１０１にてシートベルトの駆動量を決定し、更に、ステップＳ３０の処理では、シートベルト駆動制御部１１２により駆動量に応じた指示信号がシートベルト駆動手段１１４に出力され、シートベルトを駆動させる。
【００１７】
以下、上述したステップＳ２２〜Ｓ２４、ステップＳ２５〜Ｓ２７、ステップＳ２８〜Ｓ３０の処理の具体的な動作を例を挙げて説明する。
【００１８】
［第１実施例］
ステップＳ２２〜Ｓ２４の処理にて、シートバック下部１１をシートバック上部１２に対して後傾させることにより、シートバックを中折れ状態とし、乗員のシートバックに対する摩擦力を増大させて、横方向加速度発生時における乗員の左右動を抑制する。
【００１９】
［第２実施例］
ステップＳ２２〜Ｓ２４の処理にて、シートバック上部１２をシートバック下部１１に対して前傾させることにより、シートバックを中折れ状態とし、乗員のシートバックに対する摩擦力を増大させて、横方向加速度発生時における乗員の左右動を抑制する。
【００２０】
［第３実施例］
ステップＳ２２〜Ｓ２４の処理にて、予め設定されたリクライニング角度となっているシートバック下部１１とシートバック下部１２の相対角度を維持しながら、シートバック全体を後傾させる。これにより、乗員は後傾した姿勢となり、シートバックの加重分担は、通常走行時（後傾していない状態）と比較して大きくなり、その結果、シートバックの反力が増加して、シートと乗員との間の動摩擦力が増加する。また、後傾姿勢をとることにより、乗員の上体の重心位置は相対的に座骨部に近づくことになり、横方向加速度により生じる慣性力のモーメントアームが小さくなり、乗員は慣性力の影響を受けにくくなる。よって、横方向加速度発生時における乗員の左右動を抑制することができる。
【００２１】
［第４実施例］
ステップＳ２５〜Ｓ２７の処理にて、シートクッション１３の下部に備えられている支持体をシートクッション駆動手段１０５により駆動させ、シートクッション１３の前側が上方にに移動するように傾動させる。これにより、乗員の座骨位置がシートの前後方向に対して固定されることになり、横方向加速度発生時に、乗員の臀部のシートに対する左右動を抑制することができる。
【００２２】
図３（ｂ）は、上述した第３実施例の処理と、本第４実施例の処理を行うことにより、シートバックを後傾し、且つシートクッション１３を傾斜させた状態を示している。
【００２３】
［第５実施例］
ステップＳ２８〜Ｓ３０の処理にて、シートベルトを予め定めた所定量のみ引き込み方向に駆動させる。これにより、シートと乗員は、通常の走行時と比較してより密着性が向上し、シート反力が大きくなる。このため、動摩擦力がより一層増大し、横方向の慣性力による影響を受けにくくすることができる。
【００２４】
その後、図２のステップＳ３１で、横方向加速度検出手段１１５により求められる横方向の加速度が上述した所定の値以下に減少したと判断された場合には、ステップＳ３２でシートベルトを予め記憶している元の状態まで復帰させ、ステップＳ３３でシートクッションを元の状態まで復帰させ、更に、ステップＳ３４でシートバックの上部及び下部を元の状態に復帰させる。
【００２５】
次に、上述した制御の流れにおいて、シートクッション，シートバック上・下部，シートベルトの各駆動制御部１０３，１０６，１０９，１１２がそれぞれの駆動手段１０５，１０８，１１１，１１４に対して、駆動の信号を送り、各状態検出手段１０４，１０７，１１０，１１３の信号を受けて駆動制御を行う際の、処理の流れを図４に示すフローチャートを参照して説明する。
【００２６】
まず、ステップＳ４０において、シートを横加速度発生時のシートの状態まで駆動させる際の、駆動後の状態の目標値を各駆動制御部１０３，１０６，１０９，１１２において設定し、各駆動手段１０５，１０８，１１１，１１４に駆動信号を出力する。この際、ステップＳ４１の処理にて、各駆動手段１０５，１０８，１１１，１１４が作動し、ステップＳ４２で、各状態検出手段１０４，１０７，１１０，１１３にて各状態検出値を常時モニタしながら、目標値に達するまで駆動させる。この処理は、本実施形態で全ての駆動制御部１０３，１０６，１０９，１１２において共通である。
【００２７】
次に、シートバックのリクライニング角度と摩擦力との関係について説明する。ここでは、概念化のために、中折れ状態が無い場合を例に説明する。
【００２８】
図６に示すように、リクライニング角度θに傾斜したシートバックに、通常姿勢で着座している場合には、上体の自重Ｍｇは、シートクッションからの鉛直反力Ｆｃとシートバックの鉛直反力Ｆｂにより支持される。即ち、Ｍｇ＝Ｆｃ＋Ｆｂである。
【００２９】
このとき、シートバック反力の面直成分は、Ｆｂ・cosθとなり、シートと乗員間の摩擦係数をμとすると、上体の最大静止摩擦力は、μ×Ｆｂ・cosθとなる。
【００３０】
このリクライニング角度が、θ−Ψまでリクライニングしたとすると、シートバックとシートクッションの加重配分がシートバック寄りとなり、上体の自重Ｗは、シートクッションの加重配分がシートバック寄りになり、上体の自重Ｗは、シートクッションからの鉛直反力（Ｆｃ＋ＦΨ）・cos（θ−Ψ）となり、変形すると以下の（１）式が成立する。
【００３１】
（Ｆｃ＋ＦΨ）・cos（θ−Ψ）＝（Ｆｃ＋ＦΨ）×（cosθcosΨ＋sinθsinΨ）
・・・（１）
このとき、θ、Ψともに、明らかにπ／２（＝９０°）以下のため、三角関数成分は全て正であるので、シートバック反力の面直成分は増加することになる。従って、上体の最大静止摩擦力は、μ×（Ｆｂ＋ＦΨ）×（cosθcosΨ＋sinθsinΨ）となり、三角関数を成分として増加するので、非線形の増加となる。その結果、図７に示すような特性曲線となり、リクライニング角度が大きくなるほど、摩擦力が増大することが理解される。
【００３２】
次に、横方向に発生する加速度と必要なリクライニング角度の関係について説明する。今、旋回などにより乗員に対して横方向加速度αが作用したとする。このとき、図８に示すように、乗員の上体の自重Ｍに比例した慣性力Ｍαが作用する。一方、シートバック上で乗員が動かない状態は、静止摩擦力との間に以下の（２）式に示す関係が成立するときである。
【００３３】
Ｍα＜μ×Ｆｂ・cosθ    ・・・（２）
従って、横方向加速度の強さにより、必要な摩擦係数が異なり、且つ必要な摩擦力は、リクライニング角度に対して、非線形に増加するので、横方向加速度と必要なリクライニング角度の関係も非線形になり、図９に示す如くの特性曲線となる。この結果から、横方向加速度が大きくなるほど、状態を維持するために必要とするリクライニング角度が大きくなることが理解される。本実施形態の上述した第３実施例では、この関係式を用いて、シートバックを後傾させ、横方向加速度の発生に対する運転者の左右動を低減させるようにしている。
【００３４】
このようにして、本実施形態に係る車両用シートでは、乗員が受ける横方向慣性力の影響を最小とすることにより、乗員は車両に横方向加速度が作用した場合でも、運転操作を適正に行うことができ、慣性力に抗する筋力を使わずに済むため、疲労の少ない運転を行うことができる。
【００３５】
また、車両に作用する横方向加速度により乗員に生じる慣性力に対して、シートクッション、シートバック上・下部、シートベルトを駆動させることにより、乗員とシート間の摩擦力を大きくし、かつ慣性力のモーメントアームを小さくすることで、乗員のシートに対する相対的な左右動を最小限とすることにより、適正な運転操作と疲労の少ない運転姿勢を提供することができる。
【００３６】
即ち、本発明に係る車両用シートでは、横方向加速度検出手段により所定レベル以上となる横方向加速度の発生が検知された際には、シートバック、シートクッション、或いはシートベルトを駆動させることにより、シートバックと乗員との間の動摩擦力を増大させることができるので、乗員の左右方向への動きを抑制することができ、姿勢を維持し易くなり、乗員の体幹部の疲労を低減することができる。
【００３７】
更に、上述した第１実施例では、シートバック下部をシートバック上部に対して後傾させるので、乗員とシートバックとの間の摩擦力を増大させることができ、シートに対する乗員の左右動を抑制することができるので、乗員の体幹部の疲労を低減することができる。
【００３８】
また、第２実施例では、シートバック上部をシートバック下部に対して前傾させるので、乗員とシートバックとの間の摩擦力を増大させることができ、シートに対する乗員の左右動を抑制することができるので、乗員の体幹部の疲労を低減することができる。
【００３９】
更に、第３実施例では、シートバック下部とシートバック上部との間のリクライニング角度を維持したまま、シートバック全体を後傾させるので、乗員とシートバックとの間の摩擦力を増大させることができ、シートに対する乗員の左右動を抑制することができるので、乗員の体幹部の疲労を低減することができる。また、該第３実施例では、乗員の上体重心の臀部に対するモーメントアームの長さを短くすることができるので、シートに対する乗員の左右動をより一層抑制することができる。
【００４０】
また、第４実施例では、シートクッションの下部に設けられた支持体を駆動させることにより、シートクッションを傾斜させ、乗員の座骨位置をシート前後方向に固定するので、シートに対する乗員の左右動を抑制することができ、乗員の体幹部の疲労を軽減することができる。
【００４１】
更に、第５実施例では、横加速度発生時にシートベルトの張力を増大させるので、乗員とシートバックとの間の密着性が強くなり、これに伴って乗員とシートバックとの間の摩擦力を増大させることができ、シートに対する乗員の左右動を抑制することができるので、乗員の体幹部の疲労を低減することができる。
【００４２】
また、上述した第５実施例では、横加速度発生時には、シートベルトをより強く締めることにより、シートと乗員間に生じる反力を大きくすることで、シートと乗員間に生じる動摩擦力を増加させる方法を採用した。ここで、摩擦力は反力と摩擦係数に比例して変化するので、シート表皮の摩擦係数を変化させることによっても、同様の効果を得ることができる。具体的には、表皮材の起毛方向をシート中心から左右方向に流れるようにすることによって、左右方向の摩擦係数を上げることが可能であり、同様の効果、即ち、シートに対する乗員の左右動を抑制し、乗員の体幹部の疲労を低減するという効果を得ることができる。
【００４３】
なお、本実施形態では、車両に作用する横方向加速度は、予め車両に設置された横方向加速度検出手段１１５にて検出する構成としたが、運転により生じる横方向加速度は、車速とステアリングの操舵速、及び各車に固有の車両特性により定まる。
【００４４】
従って、図５に示すように、車速と操舵速の関係を予め求めておき、その相互関係上で横方向加速度の制御開始限界曲線を予め定めて、制御有効領域を設定すれば、横方向加速度検出手段１１５を用いることなく上述の処理と同様の処理を実施することができ、同様の効果を得ることができる。
【産業上の利用可能性】
【００４５】
車両に横方向の加速度が発生した際においても、乗員に負担をかけることなくシートに固定させることができる上で極めて有用である。
【図面の簡単な説明】
【００４６】
【図１】本発明の一実施形態に係る車両用シートの構成を示すブロック図である。
【図２】本発明の一実施形態に係る車両用シートの動作を示すフローチャートである。
【図３】シートの状態を示す説明図であり、（ａ）は通常状態、（ｂ）は横加速度発生時の状態を示す。
【図４】各駆動制御部における処理動作を示すフローチャートである。
【図５】車速と操舵速度との関係から横加速度の大きさを推定する際に用いる特性図である。
【図６】乗員がシートに着座したときの、リクライニング角度と摩擦力との関係を示す説明図である。
【図７】リクライニング角度と摩擦力の関係を示す特性図である。
【図８】乗員の自重と横方向に作用する慣性力との関係を示す説明図である。
【図９】乗員に作用する横方向加速度と、必要なリクライニング角度との関係を示す特性図である。
【符号の説明】
【００４７】
１１  シートバック下部
１２  シートバック上部
１３  シートクッション
１０１  シート駆動演算部
１０２  シート駆動判断部（制御手段）
１０３  シートクッション駆動制御部
１０４  シートクッション状態検出手段
１０５  シートクッション駆動手段
１０６  シートバック下部駆動制御部
１０７  シートバック下部状態検出手段
１０８  シートバック下部駆動手段
１０９  シートバック上部駆動制御部
１１０  シートバック上部状態検出手段
１１１  シートバック上部下部駆動手段
１１２  シートベルト駆動制御部
１１３  シートベルト状態検出手段
１１４  シートベルト駆動手段
１１５  横方向加速度検出手段（横方向加速度取得手段）
１１６  シート状態記憶手段
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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