(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
移動体に搭載されかつ前記移動体の乗員が着座するためのシートに、動揺を与える動揺手段と、
前記シートに取り付けられかつ前記乗員の着座によって生じる前記シートの複数部位の圧力を体圧分布として時系列で測定する体圧分布測定手段と、
前記動揺時における前記体圧分布測定手段の複数の測定結果から、前記複数部位のうち予め定めた部位について、前記複数部位の圧力の総和に対する各部位の圧力の比率である変化率を求め、前記変化率を時間で微分した変化速度率を各部位のそれぞれについて求める演算手段と、
前記複数部位のうち少なくとも２カ所における前記変化速度率が０になる時点の時間差を用いてシートホールド性を評価する評価手段と、
を備えたシートホールド性評価装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、シートホールド性評価装置に係り、特に、自動車等のシートのホールド性を計測・評価するシートホールド性評価装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
自動車等のシートのホールド性を向上させるためには、主に自動車が左右に旋回した場合等に発生する左右方向の加速度に対して乗員の体の動きが少なくなるようにすることが効果的であるが、あまり乗員の体の動きを拘束すると却って窮屈感を与えることとなる。
【０００３】
このため、体型や着座姿勢の異なる乗員に対してホールド性を満足するシートを設計するために、シートと乗員との関係を評価する技術が必要となる。
【０００４】
従来では、シートホールド性の評価は、熟練のドライバーが実車走行したときの主観や車体の左右加速度等の評価物理量に基づいて行っていた。
【０００５】
また、シートの肩部分や乗員の肩部分にマーカーを付け、シート側に付けたマーカーと乗員側に付けたマーカーとの相対変化量をビデオカメラ等で観察したり、加速度センサ等をシート及び乗員に取り付け、各々の加速度センサにより検出された加速度データの差分からシートホールド性を評価していた。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、実車走行による評価では、路面の状態やドライバーの操舵にばらつきがあり、シートホールド性に寄与する乗員の体型や着座姿勢等の個人差を評価物理量によってシートと関連付けて評価することができない。
【０００７】
また、乗員の体の動きは体型と着座状態によって決まるものであり、体の一部の動きで評価できるものではなく、シートホールド性を評価するにはシートと体との接触部分の動きが重要となるが、ドライバーの主観によっては正確にシートホールド性を評価することができない。
【０００８】
また、シートに対する乗員の姿勢の相対的な変化による評価では、単にシートに着座した乗員の動きを計測しているに過ぎず、シートと体との接触部分の動きを計測することができないため、的確にシートホールド性を評価することができない。
【０００９】
すなわち、上記従来技術では、シートホールド性を定量的に評価することができない、という問題があった。
【００１０】
本発明は、上記問題を解決すべく成されたものであり、シートホールド性を定量的に評価することができるシートホールド性評価装置を提供することが目的である。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、請求項１記載の発明は、移動体に搭載されかつ前記移動体の乗員が着座するためのシートに、動揺を与える動揺手段と、前記シートに取り付けられかつ前記乗員の着座によって生じる前記シートの複数部位の圧力を体圧分布として時系列で測定する体圧分布測定手段と、前記動揺時における前記体圧分布測定手段の複数の測定結果から、前記複数部位のうち予め定めた部位について、前記複数部位の圧力の総和に対する各部位の圧力の比率である変化率を求め、前記変化率を時間で微分した変化速度率を各部位のそれぞれについて求める演算手段と、前記複数部位のうち少なくとも２カ所における前記変化速度率が０になる時点の時間差を用いてシートホールド性を評価する評価手段と、を備えたことを特徴としている。
【００１２】
動揺手段は、移動体に搭載されかつ前記移動体の乗員が着座するためのシートを動揺する。この動揺手段は、３次元空間において移動体の位置、姿勢を任意に特定でき、例えば旋回、振動、回転等の単位動作を組み合わせた動作を移動体に行わせることができる所謂自由度が６の加振手段を用いることができる。これにより、例えば自動車の蛇行運転などのほぼすべての運転状態に相当する動揺をシートに与えることができる。
【００１３】
体圧分布測定手段は、例えばシートの座面、背面等に取り付けられる。そして、体圧分布測定手段は、乗員の着座によって生じるシートの複数部位の圧力を体圧分布として時系列で測定する。この体圧分布から、シートの座面や背面のどの部位にどの程度の大きさの圧力が加わっているか、すなわち、乗員の体のどの部分がシートのどの部位に圧力を加えているかを把握することができる。
【００１４】
演算手段は、動揺手段によりシートが動揺された時における体圧分布測定手段の複数の測定結果、すなわち時系列で測定した複数の体圧分布から、複数部位のうち予め定めた部位、例えば、乗員の大腿部や尻部分がシートに接触する部位について、複数部位の圧力の総和に対する各部位の圧力の比率である変化率を求め、求めた変化率を時間で微分した変化速度率を各部位のそれぞれについて求める。なお、求めた変化速度率を記憶する記憶手段を設けてもよい。
【００１５】
評価手段は、複数部位のうち少なくとも２カ所における変化速度率が０になる時点の時間差を用いてシートホールド性を評価する。例えば、予め定めた部位の変化速度率の変動が大きい場合はシートホールド性が低いと評価することができ、小さい場合をシートホールド性が高いと評価することができる。このように、乗員の着座によって生じるシートの体圧分布からシートホールド性を評価するため、定量的かつ的確な評価を行うことができる。
【００２１】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態について詳細に説明する。
【００２２】
図１にはシートホールド性評価装置１０の概略構成が示されており、図２にはシートホールド性評価装置１０の概略ブロック図が示されている。
【００２３】
図１に示すように、シートホールド計測装置１０は、キャビン１４を備え、このキャビン１４内には、評価用シート１６、ハンドル１８等を備えた模擬運転装置２０、プロジェクター２２、ミラー２４、スクリーン２６等が設けられている。
【００２４】
キャビン１４は、動揺手段としての加振機１２により駆動される。この加振機１２は、リンク３０Ａ、３０Ｂ、３０Ｃ、パワーモータ３２Ａ、３２Ｂ、３２Ｃ、駆動装置３６で構成されている。
【００２５】
リンク３０Ａ、３０Ｂ、３０Ｃの一端は、キャビン１４の底面の異なる３点に各々固定されており、リンク３０Ａ、３０Ｂ、３０Ｃの他端は、床面３４に移動可能に取り付けられている。
【００２６】
また、リンク３０Ａ、３０Ｂ、３０Ｃは、パワーモータ３２Ａ、３２Ｂ、３２Ｃにより各々駆動される。これにより、リンク３０Ａ、３０Ｂ、３０Ｃは、上下方向に伸縮することができると共に、床面を移動することができる。なお、パワーモータ３２Ａ、３２Ｂ、３２Ｃは、駆動装置３６により駆動される。
【００２７】
このとき、キャビン１４の底面は、異なる３点でリンク３０Ａ、３０Ｂ、３０Ｃにより支えられているため、キャビン１４を任意の姿勢で任意の位置に移動させることができる。すなわち、加振機１２は、例えば旋回、伸縮、回転等の単位動作を組み合わせた動作をキャビン１４に行わせることが可能であり、所謂自由度が６の加振機となっている。これにより、自動車の旋回や振動等、様々な運転状態の模擬動揺をキャビン１４に与えることができる。
【００２８】
駆動装置３６は、後述する制御装置４０からの入力信号に応じた運転状態、例えば蛇行運転状態に相当する模擬動揺がキャビン１４に与えられるようにパワーモータ３２Ａ〜３２Ｃを駆動する。
【００２９】
プロジェクター２２は、例えば前記運転状態に応じた模擬運転映像を出力することができる。この模擬運転映像は、プロジェクター２２の上方に設置されたミラー２４によりスクリーン２６の方向へ折り返され、該スクリーン２６に投影される。
【００３０】
なお、評価用シート１６に着座した乗員３８が模擬運転映像を見ながら模擬運転を行ったときの模擬運転操作に応じてキャビン１４が動揺するように、駆動装置３６が加振機１２を駆動するようにしてもよい。
【００３１】
また、シートホールド評価装置１０は、図２に示すように、体圧分布測定手段としての体圧分布測定センサマット４２、４４、メモリ４６を備えている。体圧分布測定センサマット４２、４４は、評価用シート１６の座面及び背面に各々取り付けられている。
【００３２】
体圧分布センサマット４２、４４は、多数の体圧センサ（図示省略）等で構成されている。この体圧センサは、例えば複数段階の体圧を検出することができ、各体圧センサは、その部分にかかる体圧（荷重）を検出して制御装置４０へ出力する。この各体圧センサの出力値から、例えば図６に示すような評価用シート１６の座面の体圧分布を得ることができる。
【００３３】
また、制御装置４０には、メモリ４６が接続されている。このメモリ４６には、後述する制御プログラムや測定データ等が記憶される。
【００３４】
次に、本実施の形態の作用として、制御装置４０において実行される制御プログラムについて、図４に示すフローチャートを参照して説明する。
【００３５】
図４に示すステップ１００では、加振を開始する。すなわち、例えば評価用シート１６に、蛇行運転に相当する模擬動揺が与えられるように駆動装置３６に指示する。これにより、駆動装置３６はパワーモータ３２Ａ〜３２Ｃを駆動し、キャビン１４に蛇行運転に相当する模擬動揺を与える。
【００３６】
次のステップ１０２では、体圧分布測定センサマット４２、４４の各体圧センサから出力される圧力検出値（荷重検出値）を取り込む。そして、ステップ１０４で取り込んだすべての荷重検出値を体圧分布データとしてメモリ４６へ記憶する。
【００３７】
ステップ１０５では、予め定めた所定時間経過したか否かを判定する。所定時間経過していなかった場合には、ステップ１０５で否定され、所定時間経過するまでステップ１０２乃至ステップ１０４の処理を繰り返し、体圧分布測定センサマット４２、４４の各体圧センサから出力される荷重検出値を体圧分布データとして逐次メモリ４６へ記憶していく。
【００３８】
一方、所定時間経過した場合には、ステップ１０５で肯定され、次のステップ１０６で加振を停止する。すなわち、駆動装置３６に加振の停止を指示する。これにより、駆動装置３６は、パワーモータ３２Ａ〜３２Ｃの駆動を停止させ、キャビン１４の動作を停止させる。
【００３９】
次のステップ１０８では、メモリ４６に記憶した各体圧分布データから、予め定めた領域、例えば図３に示すように評価用シート１６の座面を左右に２分割、前後に４分割した領域ＣＲ１〜ＣＲ４、ＣＬ１〜ＣＬ４、評価用シート１６の背面を左右に２分割、上下に４分割した領域ＢＲ１〜ＢＲ４、ＢＬ１〜ＢＬ４毎の荷重和を各々算出する。
【００４０】
次のステップ１１０では、算出した各領域の荷重和から荷重移動率を算出する。この荷重移動率は、体圧分布測定用センサマット４２又は４４に加わる全荷重に対する各領域の荷重和の比率である。すなわち、各領域の荷重和をＡ、全荷重をＢとした場合、荷重移動率Ｃは、（Ａ／Ｂ）×１００（％）で表される。
【００４１】
そして、次のステップ１１２において、ステップ１１０で算出した荷重移動率Ｃから各領域毎の荷重移動速度率を算出する。この荷重移動速度率は、荷重移動率Ｃを時間ｔで微分したものである。すなわち、荷重移動速度率Ｄは、ｄＣ／ｄｔ（％／ｓ）で表される。
【００４２】
そして、次のステップ１１４で算出した各荷重移動速度率をメモリ４６へ記憶する。
【００４３】
このようにして算出した荷重移動速度率の一例を図５（Ａ）、（Ｂ）に示す。また、体圧分布測定用センサマット４２の各体圧センサからの出力値から得られる体圧分布の例を図６に示す。図６に示すＥ点は、乗員３８の右足の大腿部を示しており、領域ＣＲ２に属する。また、図６に示すＦ点は、乗員３８の右側の尻下部分を示しており、領域ＣＲ４に属する。
【００４４】
図５（Ａ）、（Ｂ）は、乗員３８の右足の大腿部、すなわち評価用シート１６の座面の領域ＣＲ２の荷重移動速度率と、乗員３８の右側の尻下部分、すなわち評価用シート１６の座面の領域ＣＲ４の荷重移動速度率の測定結果を示している。また、図５（Ａ）は、評価用シート１６にホールド性が低いシートを用いた場合、図５（Ｂ）は、評価用シート１６にホールド性が高いシートを用いた場合の領域ＣＲ２，領域ＣＲ４の荷重移動速度率をそれぞれ示している。
【００４５】
図５（Ａ）に示すように、まずキャビン１４が左側に傾いて乗員３８の尻部分が左側に傾くと、領域ＣＲ４の荷重が軽くなるので荷重移動速度率はマイナスの値で上昇する。その後領域ＣＬ４にかかる荷重が最大（ＣＲ４にかかる荷重が最小）になると荷重移動速度率は０になる。
【００４６】
そして、キャビン１４が今度は右側に傾いて乗員３８の尻部分が右側に傾くと、領域ＣＲ４の荷重が重くなるので荷重移動速度率はマイナスからプラスの値に転じて上昇する。
【００４７】
その後領域ＣＲ４の荷重移動速度率が低下し、領域ＣＲ４にかかる荷重が最大になると荷重移動速度率は０になる。そして、キャビン１４が再び左側に傾いて乗員３８の尻部分が左側に傾くと、領域ＣＲ４の荷重が軽くなるので荷重移動速度率はプラスからマイナスの値に転じて低下する。
【００４８】
乗員３８の大腿部が位置する領域ＣＲ２の荷重移動速度率についても上記と同様である。
【００４９】
ここで、乗員３８の右側の尻下部分の荷重移動速度率が最初に０になる時点と、乗員３８の右足の大腿部の荷重移動速度率が最初に０になる時点との間に約０．２秒の時間差がある。
【００５０】
すなわち、乗員３８の尻下部分が加える荷重が左側から右側へ反転してから、乗員３８の大腿部が加える荷重が左側から右側へ反転するまでに時間差が生じている。
【００５１】
また、乗員３８の右側の尻下部分の荷重移動速度率が次に０になる時点と、乗員３８の右足の大腿部の荷重移動速度率が次に０になる時点との間にも約０．３秒の時間差がある。
【００５２】
すなわち、乗員３８の尻下部分が加える荷重が右側から左側へ反転してから、乗員３８の大腿部が加える荷重が右側から左側へ反転するまでに時間差が生じている。
【００５３】
これは、乗員３８の体の揺れが大きいことを示しており、シートホールド性が低いということがいえる。
【００５４】
これに対し、図５（Ｂ）では、乗員３８の右側の尻下部分の荷重移動速度率が０になる時点と、右足の大腿部の荷重移動速度率が０になる時点とに時間差が発生していないことがわかる。これは、乗員３８の体の揺れが小さいことを示しており、シートホールド性が高いということがいえる。
【００５５】
このようなことから、ステップ１１６では、算出した各荷重移動速度率からシートホールド性を評価する。具体的には、例えば予め定めた複数の領域（上記の例では、領域ＣＲ２，ＣＲ４）の荷重移動速度率が０になる時点の時間差を求め、この時間差が所定値以上の場合をシートホールド性が低いと評価し、所定値未満の場合をシートホールド性が高いと評価する。なお、シートホールド性の評価は、２段階の評価でなく、例えば５段階、１０段階等、さらに細かく評価してもよい。
【００５６】
そして、次のステップ１１８で評価結果をスクリーン２６へ表示する。この表示には、算出した荷重移動速度率等を含むようにしてもよい。
【００５７】
このように、シートに実際の運転状態に対応した模擬動揺を与え、この時のシートの各領域の荷重移動速度率を測定し、各領域の荷重移動速度率の時間遅れや大きさからシートホールド性を定量的に評価することができる。
【００５８】
なお、評価用シート１６の背面についても、上記と同様の処理を行うことにより、シートホールド性を定量的に評価することが可能となることはいうまでもない。
【００５９】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、シートの動揺時における体圧分布測定手段の複数の測定結果から、複数部位のうち予め定めた部位について体圧分布の変化量を演算手段により求め、該求めた変化量に基づいて、評価手段によりシートホールド性を評価するため、定量的にシートホールド性を評価することができる、という効果を有する。
【図面の簡単な説明】
【図１】シートホールド性評価装置の概略構成図である。
【図２】シートホールド性評価装置の概略ブロック図である。
【図３】体圧分布測定用センサマットについて説明するための図である。
【図４】制御装置４０で実行される制御ルーチンのフローチャートである。
【図５】荷重移動速度率の例を示す線図である。
【図６】体圧分布の例を示す図である。
【符号の説明】
１０    シートホールド性評価装置
１２    加振機
１４    キャビン
１６    評価用シート
１８    ハンドル
２０    模擬運転装置
２２    プロジェクター
２４    ミラー
２６    スクリーン
３０Ａ，３０Ｂ，３０Ｃ    リンク
３２Ａ，３２Ｂ，３２Ｃ    パワーモータ
３４    床面
３６    駆動装置
３８    乗員
４０    コントローラ
４２、４４    体圧分布センサマット
４６    メモリ
【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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