(57)【要約】【課題】乗員の動揺に関する乗り心地を向上させることができるようにする。【解決手段】一対のサイドサポート部２２によって、シート２０に着座している乗員の左右方向の動きを抑制するように乗員の胴体部を拘束する。車両のサスペンションのサスペンション特性により、車室部のロール方向の共振周波数が、乗員の頭部の左右方向の共振周波数帯域の下限以下に設定されている。これによって、乗員の胴体部の左右方向の動きを抑制すると共に、頭部の左右方向の揺れを抑制するため、乗員の動揺に関する乗り心地を向上させる。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
シートに着座している乗員の左右方向の動きを抑制するように前記乗員の胴体部を拘束する胴体拘束部と、
車室部のロール方向の共振周波数が、予め求められた乗員の頭部の左右方向の共振周波数帯域の下限以下となるサスペンション特性を有するサスペンションと、
を含む車両。
【請求項２】
前記サスペンションは、前記車室部のロール方向の共振周波数が１Ｈｚ以下となるサスペンション特性を有する請求項１記載の車両。
【請求項３】
前記胴体拘束部は、前記シートのバックレストの前記左右方向の両端部に配置された一対のエアバックと前記一対のエアバックを展開させるためのインフレータとを備え、
前記エアバックの圧力を検出する圧力検出部と、
前記胴体拘束部が前記乗員の胴体部に接触するための前記エアバックの圧力と、予め定められた所定の拘束力を前記胴体部に加えるための前記エアバックの圧力と、前記圧力検出部によって検出された前記エアバックの圧力とに基づいて、前記インフレータを制御する制御部を更に含む請求項１又は２記載の車両。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車両に係り、特に、乗員の動きを抑制するように拘束する車両に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、車両のサスペンション特性とシートとを制御する総合制御装置が知られている（特許文献１）。この総合制御装置を備えた車両は、車両の走行状態に応じてサスペンション特性を少なくともハードとソフトの２段階に可変するサスペンション特性可変手段を備えるとともに、車両シートの状態をハード状態またはバケット状態にするパワーシート手段とを備えている。総合制御装置は、サスペンション特性可変手段により、サスペンション特性がハードに変更された場合に連動して、シートをハード状態またはバケット状態にする。また、サスペンション特性がソフトに変更された場合には、総合制御装置は、シートの状態を、通常の状態にして、乗り心地を向上させている。
【０００３】
ここで、シートの状態をハード状態にするとは、クッション土手部に付与された一対のばねと可変ダンパで、ばね定数を大きくし、クッションのサイドサポートの硬度を高めた状態にすることである。また、シートの状態をバケット状態にするとは、エアバックを膨大させてサイドサポートの内側を膨らませ、乗員保持機能を高めることである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平２−１９３７２９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上記の特許文献１に記載の総合制御装置では、サスペンション特性がハードに変更された場合に、シートをハード状態又はバケット状態にしている。しかし、サスペンション特性がハードの場合には、路面入力に対して、車体の応答が速くなるため、高周波の振動が車体に伝わりやすくなる。また、可変ダンパのばね定数を高めるとともに、シート形状をバケット状にして、乗員保持機能を高めるので、車体の高周波振動が可変ダンパ及びシートを介して、乗員へ伝達されやすくなり、高周波振動の乗り心地が悪化する。また、低周波の車体ロールに対しては、乗員保持機能が高い分、シートに対する乗員の動揺は小さいが、乗員保持機能のない頭部の左右揺れは増大し、不快感を生じてしまう。そのため、低周波振動の乗り心地も悪化してしまう、という問題がある。
【０００６】
一方、上記の特許文献１に記載の総合制御装置では、サスペンション特性がソフトに変更された場合には、シート形状を変えないとしている。しかし、サスペンション特性がソフト（減衰係数比が小）の場合には、路面入力に対する車体の応答遅れにより、車体の低周波振動が大きくなる。また、可変ダンパのばね定数もソフトのままなので、シートのサイドサポートによる乗員保持機能が低下している。そのため、低周波の車体ロールに対しては、シートに対する乗員の動揺が大きくなり、乗員の上体が左右に揺れやすくなり、低周波の横揺れの乗り心地が悪化してしまう、という問題がある。
【０００７】
本発明は、上記の問題点を解決するためになされたもので、乗員の動揺に関する乗り心地を向上させることができる車両を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記の目的を達成するために本発明に係る車両は、シートに着座している乗員の左右方向の動きを抑制するように前記乗員の胴体部を拘束する胴体拘束部と、車室部のロール方向の共振周波数が、予め求められた乗員の頭部の左右方向の共振周波数帯域の下限以下となるサスペンション特性を有するサスペンションと、を含んで構成されている。
【０００９】
本発明に係る車両によれば、胴体拘束部によって、シートに着座している乗員の左右方向の動きを抑制するように前記乗員の胴体部を拘束する。また、サスペンションのサスペンション特性により、車室部のロール方向の共振周波数が、乗員の頭部の左右方向の共振周波数帯域の下限以下となっている。
【００１０】
これによって、乗員の胴体部の左右方向の動きを抑制すると共に、頭部の左右方向の揺れを抑制するため、乗員の動揺に関する乗り心地を向上させることができる。
【００１１】
本発明に係るサスペンションは、車室部のロール方向の共振周波数が１Ｈｚ以下となるサスペンション特性を有するようにすることができる。
【００１２】
本発明に係る胴体拘束部は、前記シートのバックレストの前記左右方向の両端部に配置された一対のエアバックと前記一対のエアバックを展開させるためのインフレータとを備え、車両は、前記エアバックの圧力を検出する圧力検出部と、前記胴体拘束部が前記乗員の胴体部に接触するための前記エアバックの圧力と、予め定められた所定の拘束力を前記胴体部に加えるための前記エアバックの圧力と、前記圧力検出部によって検出された前記エアバックの圧力とに基づいて、前記インフレータを制御する制御部を更に含むようにすることができる。これによって、乗員の体格の個人差に対応して、乗員の胴体部の左右方向の動きを適切に抑制することができる。
【発明の効果】
【００１３】
以上説明したように、本発明の車両によれば、乗員の胴体部の左右方向の動きを抑制すると共に、頭部の左右方向の揺れを抑制するため、乗員の動揺に関する乗り心地を向上させることができる、という効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の実施の形態に係る車両の構成を示す概略図である。
【図２】シートの構成を示す概略図である。
【図３】振動の周波数と、頭部のロール角速度のパワースペクトル密度との関係を示すグラフである。
【図４】エアバックの圧力と低周波の横揺れ評価との関係、及びエアバックの圧力と頭部の揺れ評価との関係を示すグラフである。
【図５】本発明の実施の形態に係る車両のコントローラにおけるサイドサポート制御処理ルーチンの内容を示すフローチャートである。
【図６】エアバックの圧力の時間変化を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態を詳細に説明する。
【００１６】
図１に示すように、本発明の実施の形態に係る車両１０は、例えば、大型トラクター又は大型トレーラであり、乗員が乗車する車室部としてのキャビン１２と、トレーラ１４と、キャビン１２とトレーラ１４とを連結するためのフレーム１６及び第５輪１７と、複数本のタイヤ１８とを備える。
【００１７】
キャビン１２の室内には、乗員が着座するためのシート２０が設けられており、シート２０とキャビン１２との間には、シートサスペンション２２が介在している。キャビン１２とフレーム１６との間には、キャブサスペンション２４が介在している。
【００１８】
また、タイヤ１８とフレーム１６との間、及びタイヤ１８とトレーラ１４との間には、タイヤサスペンション２６がそれぞれ介在している。
【００１９】
また、図２に示すように、シート２０のバックレスト２０Ａには、乗員の左右方向の両端部に、乗員の左右方向の動きを抑制するように乗員を保持するための一対のサイドサポート部３２が設けられている。一対のサイドサポート部３２は、サイドサポート部３２の硬度を変えるための一対のエアバック３４を備えている。なお、一対のサイドサポート部３２が、胴体拘束部の一例である。
【００２０】
また、バックレスト２０Ａには、エアバック３４へ空気を送るためのエアパイプ３６と、エアバック３４への空気の送入を切り替えるための切替え弁３８と、エアバック３４を展開するための空気を送出するインフレータ４０とが内装されている。エアパイプ３６には、エアバック３４内の圧力を検出する圧力センサ４２が取付けられている。
【００２１】
また、シート２０のクッション部２０Ｂには、切替え弁３８のオンオフ及びインフレータ４０のオンオフを制御するためのコントローラ４４が内装されている。なお、コントローラ４４が、制御部の一例である。
【００２２】
乗員がエンジンを始動すると（イグニッションキーをオンにすると）、コントローラ４４は、インフレータ４０及び切替え弁３８の各々をオンして、インフレータ４０を稼動させて、切替え弁３８を通じて一対のエアバック３４の圧力を高めることにより、一対のエアバック３４を展開させる。
【００２３】
また、コントローラ４４は、圧力センサ４２で検出されるエアバックの圧力Ｐが所定圧力Ｐｃに達したら、エアの切替え弁３８を閉じると同時にインフレータ４０を停止させるように制御する。ここで、エアバックを所定圧力Ｐｃに設定する理由は、乗員の体型により、サイドサポート部３２と体側との隙間が異なるので、シート２０内側への膨らみ量を体型に応じて変更して体側への押付け力（≒拘束力）Ｆｍを一定にするためである。
【００２４】
次に、本実施の形態の原理について説明する。
【００２５】
大型トラクターや大型トレーラにおいて、ユラユラ感と、ユサユサ感と言われる数Ｈｚ以下の低周波の横揺れに関する乗り心地を解析した結果、乗り心地の評価は、乗員の上半身がシートに対して左右方向およびロール方向に揺れることに起因していることがわかった。そのため、シートのサイドサポートによる拘束性能を良くすることで、上体の揺れを低減することができ、ユラユラ感と、ユサユサ感の乗り心地がともに改善されることがわかった。
【００２６】
しかし、サイドサポートによる上体（胴体部）の拘束力を大きくしすぎると、図３に示すように、共振周波数帯域が１〜２Ｈｚにある頭部の左右方向の共振特性で、頭部の揺れが大きくなり、不快感が増すことがわかった。言い換えれば、シートのサイドサポートの拘束力によって生じる頭部の左右の揺れを低減することができれば、低周波の横揺れに関する乗り心地を大幅に向上させることができる。
【００２７】
そこで、本実施の形態では、タイヤサスペンション２６及びキャブサスペンション２４におけるスタビ剛性を小さくすることにより、キャビン１２のロール方向の共振周波数が、頭部の左右方向の共振周波数帯域の下限（例えば１Ｈｚ）以下になるように、タイヤサスペンション２６及びキャブサスペンション２４のサスペンション特性を設定する。例えば、キャビン１２のロール方向の共振周波数が１Ｈｚ以下となるようにサスペンション特性を設定する。また、キャビン１２のショックアブソーバ（図示省略）やブッシュ（図示省略）で減衰係数比を小さくし１Ｈｚ以下の共振峰を高くすることで、１〜２Ｈｚにある頭部の左右方向の共振周波数における、キャビン２１のロール方向の振幅を抑制する。これにより、シート２０のサイドサポート部３２による胴体部の拘束力の増加で生じる頭部の左右揺れを抑制し、不快感が解消される。
【００２８】
このように、乗員の動揺特性を考慮して、シート２０のサイドサポート部３２による拘束性能と、タイヤサスペンション２６及びキャブサスペンション２４のサスペンション特性とを組合せることで、低周波の横揺れに関する乗り心地を向上させる。
【００２９】
次に、シート２０のサイドサポート部３２による拘束性能を制御する原理について説明する。
【００３０】
まず、エアバック３４の圧力が高まりすぎると、サイドサポート部３２の膨らみが大きくなり、乗員の体側部を強く押付けるため、左右方向に対する拘束力が強くなる。これにより、低周波の横揺れに対して、上記図３のように頭部のロール方向の振動が増大し、不快感が増す。また、圧力が低すぎると、サイドサポート部３２の膨らみが少なくなり、乗員の体側部の押付けが弱くなる分、胴体部の左右方向の揺れが大きくなるため、ユラユラ感やユサユサ感と言われる低周波の横揺れに関する乗り心地が向上しない。このように、図４に示すような、エアバック３４の圧力Ｐと頭部の揺れ評価の関係Ｙ１、及びエアバック３４の圧力Ｐと低周波の横揺れ評価Ｙ２との関係が得られる。
【００３１】
そこで、本実施の形態では、上記図４に示す関係から求められる、低周波の横揺れに関する評価Ｙ１が良いレベル（図４のＹ１ａ参照）となるような、エアバックの所定圧力Ｐｃを与えるように、コントローラ４４がインフレータ４０を制御する。ただし、頭部の揺れ評価Ｙ２は悪いレベル（図４のＹ２ａ参照）となるため、上述したサスペンション特性を組み合わせることで、乗員の頭部に入力される、キャビン１２のロール方向の振動が減少させて、頭部の揺れ評価Ｙ２の評価を良くする。
【００３２】
エアバック３４の所定圧力Ｐｃは、エアバック３４の断面積Ａと、サイドサポート部３２を膨らませるのに必要な力Ｆｓとすると、以下の（１）式で表される。
Ｐｃ＝（Ｆｍ／Ａ）＋（Ｆｓ／Ａ）＝Ｐｍ＋Ｐｓ  ・・・  （１）
ただし、Ｆｍは、予め設定された拘束力であり、Ｐｍは、拘束力Ｆｍに基づいて求められるエアバック３４の押付け圧力である。Ｐｓは、サイドサポート部３２が乗員の体側に接触するまでエアバック３４を膨らませるのに必要な圧力である。
【００３３】
Ｐｓは、乗員の体型ごとに変化するものであり、以下の方法でＰｓが求められる。
【００３４】
まず、エアバック３４に空気を送り込み、サイドサポート部３２を膨張させていくと、サイドサポート部３２が乗員の体側と接触する。接触すると急激にエアバック３４の圧力Ｐが上昇することに着目して、圧力Ｐを微分した微分値ＤＰが、予め定められた閾値ＤＰ０を超えたときの圧力Ｐを、Ｐｓとする。そして、上記（１）式より、エアバック３４の圧力指令値Ｐｃを演算する。
【００３５】
次に、本実施の形態に係る車両１０の作用について説明する。ドライバがシート２０に着座し、イグニッションキーをオンにすると、コントローラ４４において、図５に示すサイドサポート制御処理ルーチンが実行される。
【００３６】
まず、ステップ１００において、メモリ（図示省略）から、エアバック３４の圧力の初期指令値Ｐｃ０、及び圧力の微分値に関する閾値ＤＰ０を読み込む。そして、ステップ１０２において、エアバック３４の圧力指令値Ｐｃに、初期指令値Ｐｃ０を設定する。
【００３７】
次のステップ１０４では、圧力センサ４２からエアバック３４の圧力Ｐを取得し、圧力の微分値ＤＰを演算する。ステップ１０６では、切替え弁３８をオンにすると共に、インフレータ４０をオンにするように制御する。そして、ステップ１０８において、上記ステップ１０４で取得した圧力Ｐが、閾値Ｐｃ０未満であるか否かを判定する。圧力Ｐが閾値Ｐｃ０以上である場合には、後述するステップ１２２へ移行する。一方、圧力Ｐが閾値Ｐｃ０未満である場合には、ステップ１１０において、上記ステップ１０４で演算した微分値ＤＰが、閾値ＤＰ０より大きいか否かを判定する。
【００３８】
微分値ＤＰが、閾値ＤＰ０以下である場合には、サイドサポート部３２が、乗員の体側部に接触していないと判断し、上記ステップ１０４へ戻る。一方、微分値ＤＰが、閾値ＤＰ０を越えた場合には、サイドサポート部３２が、乗員の体側部に接触したと判断し、ステップ１１２へ移行する。
【００３９】
ステップ１１２では、圧力センサ４２からエアバック３４の圧力を取得し、取得した圧力を、サイドサポート部３２が乗員の体側に接触するまでエアバック３４を膨らませるのに必要な圧力Ｐｓとする。そして、ステップ１１４において、上記ステップ１１２で得られた圧力Ｐｓを用いて、上記（１）式に従って、エアバック３４の所定圧力Ｐｃを演算する。
【００４０】
そして、ステップ１１８では、圧力センサ４２からエアバック３４の圧力Ｐを取得する。
【００４１】
そして、ステップ１２０において、上記ステップ１１８で取得した圧力Ｐが、所定圧力Ｐｃ未満であるか否かを判定する。圧力Ｐが所定圧力Ｐｃ以上である場合には、ステップ１２２へ移行する。一方、圧力Ｐが所定圧力Ｐｃ未満である場合には、ステップ１１８へ戻る。
【００４２】
ステップ１２２では、切替え弁３８をオフにすると共に、インフレータ４０をオフにするように制御して、サイドサポート制御処理ルーチンを終了する。
【００４３】
上記のようにサイドサポート制御処理ルーチンが実行されると、図６に示すように、サイドサポート部３２が乗員の体側に接触するまで（圧力Ｐｃになるまで）、エアバック３４の圧力が高まり、サイドサポート部３２が乗員の体側に接触した後、乗員の胴体部への所定の拘束力Ｆｍに応じた押し付け圧力Ｐｍ分だけ更に高まって、エアバック３４の圧力が所定圧力Ｐｃとなる。これによって、サイドサポート部３２により乗員の胴体部へ所定の拘束力Ｆｍが加えられる。
【００４４】
このようにサイドサポート部３２により、乗員の胴体部へ所定の拘束力が加えられている状態において、車両１０に、ユラユラ感と、ユサユサ感と言われる数Ｈｚ以下の低周波の横揺れが発生しても、乗員の胴体部の揺れが抑制される。また、タイヤサスペンション２６およびキャブサスペンション２４のサスペンション特性により、キャビン１２のロール方向の共振周波数が、頭部の左右方向の共振周波数帯域の下限以下となっているため、乗員の頭部の左右揺れが抑制される。
【００４５】
以上説明したように、本実施の形態に係る車両によれば、サイドサポート部の拘束性能により、乗員の胴体部の左右方向の動きを抑制すると共に、サスペンション特性により、頭部の左右方向の揺れを抑制するため、乗員の横揺れに関する乗り心地を向上させることができる。
【００４６】
また、シートのサイドサポート性能を良くすることで、乗員の上体の揺れを低減することができ、ユラユラ感と、ユサユサ感の乗り心地をともに改善することができる。
【００４７】
また、サスペンション特性により、車体のロール共振周波数を、１〜２Ｈｚにある頭部の左右共振周波数帯域の下限よりも低くするとともに、ショックアブソーバやブッシュで減衰係数化を小さくして、車体のロール振幅を低減させる。これにより、シートのサイドサポートによる上体の拘束力の増加で生じる頭部の左右揺れを減少させることができ、不快感を解消できる。
【００４８】
なお、上記の実施の形態では、タイヤサスペンション２６及びキャブサスペンション２４におけるサスペンション特性を、キャビン１２のロール方向の共振周波数が、１Ｈｚ以下になるように設定する場合を例に説明したが、これに限定されるものではなく、更にシートサスペンション２２も含めたサスペンション特性を、キャビン１２のロール方向の共振周波数が１Ｈｚ以下になるように設定してもよい。
【００４９】
また、車両が、大型トラクターや大型トレーラである場合を例に説明したが、これに限定されるものではなく、他の種類の車両に対して本発明を適用してもよい。
【符号の説明】
【００５０】
１０   車両
１２   キャビン
１８   タイヤ
２０   シート
２０Ａ バックレスト
２１   キャビン
２２   シートサスペンション
２４   キャブサスペンション
２６   タイヤサスペンション
３２   サイドサポート部
３４   エアバック
３８   切替え弁
４０   インフレータ
４２   圧力センサ
４４   コントローラ
【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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