CN111002877B - 车辆座椅 - Google Patents
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Abstract
一种车辆座椅,包括:座垫,其构造成支撑乘员的臀部;座椅靠背,其构造成支撑所述乘员的背部;弹力调节单元,其构造成调节所述座椅靠背的腰椎支撑部在纵向方向上的弹力,所述腰椎支撑部构造成支撑所述乘员的腰椎;以及控制器,其构造成操作所述弹力调节单元。所述控制器构造成使车辆的摇晃大的情况下的所述弹力大于所述车辆的所述摇晃小的情况下的所述弹力。
Description
技术领域
本发明涉及一种车辆座椅的结构。
背景技术
例如,当乘员在车辆座椅上的坐姿不适当时,乘员可能会感到非常疲劳。因此,已经提出了根据乘员的体型对座椅靠背的气囊进行充气,并且将乘员的骨盆保持在适当的位置,以便适当地调节乘员的姿势并减少疲劳(例如,参见日本未审查专利申请公开第2009-172145号(JP2009-172145A))。
还提出了检测就坐在车辆座椅上的乘员的腰椎的形状,并调节腰部支撑的位置,使得腰椎呈现弯曲的形状(例如,参见日本未审查专利申请公开第2017-13637号(JP2017-13637A))。
发明内容
乘员的坐姿根据行驶期间的车辆的摇晃、转向动作等而改变。然而,在JP2009-172145A和JP2017-13637A中描述的车辆座椅难以应对由于例如车辆的摇晃引起的乘员的就座姿势的改变。
本发明提供一种技术,所述技术用于即使当乘员的坐姿由于例如车辆的摇晃而改变时也适当地调节乘员上身的姿势。
本发明的第一方案是关于一种车辆座椅。所述车辆座椅包括:座垫,其构造成支撑乘员的臀部;座椅靠背,其构造成支撑所述乘员的背部;弹力调节单元,其构造成调节所述座椅靠背的腰椎支撑部在纵向方向上的弹力,所述腰椎支撑部构造成支撑所述乘员的腰椎;以及控制器,其构造成操作所述弹力调节单元。所述控制器构造成引起所述弹力调节单元使车辆的摇晃大的情况下的弹力大于所述车辆的摇晃小的情况下的弹力。
在第一方案中,所述弹力调节单元可以构造成仅调节所述腰椎支撑部在所述纵向方向上的所述弹力。所述控制器可以构造成引起所述弹力调节单元仅使所述车辆的摇晃大的情况下的所述腰椎支撑部的所述弹力大于所述车辆的摇晃小的情况下的所述弹力。
根据如上所述的第一方案,使座椅靠背的沿着纵向方向的弹力在车辆的摇晃大的情况下大于在车辆的摇晃小的情况下的弹力。因此,当车辆的摇晃大时,从座椅靠背施加到乘员的反作用力在抑制乘员的上身移动的方向上作用,并且能够减小乘员的头部的摇晃。
在第一方案中,所述弹力调节单元可以构造成使所述腰椎支撑部的弹力大于座椅靠背的除所述腰椎支撑部以外的部分的弹力。
通过上述布置,即使当车辆的摇晃大并且乘员的坐姿改变时,能够通过使乘员的腰椎区域的支撑负荷大于其他区域的支撑负荷来适当地调节乘员的上身的姿势。
在第一方案中,所述弹力调节单元可以构造成:除了调节所述腰椎支撑部的所述弹力以外,还调节包括在所述座椅靠背中的骶骨支撑部的弹力和包括在所述座椅靠背中的胸椎支撑部的弹力,所述骶骨支撑部构造成支撑位于所述乘员的所述腰椎下方的骶骨,所述胸椎支撑部构造成支撑位于所述乘员的所述腰椎上方的胸椎。所述弹力调节单元可以构造成:当所述车辆的摇晃大时,使所述腰椎支撑部的弹力大于所述骶骨支撑部和所述胸椎支撑部中的每个的弹力。
通过上述布置,除了调节腰椎支撑部的弹力以外,还调节支撑位于腰椎下方的骶骨的骶骨支撑部的弹力和支撑位于腰椎上方的胸椎的胸椎支撑部的弹力,使得腰椎支撑部的弹力大于位于腰椎支撑部上方的胸椎支撑部和位于腰椎支撑部下方的骶骨支撑部的弹力,并且能够有效地使乘员的腰椎区域的支撑负荷大于其他区域的支撑负荷。因此,能够有效且适当地调节乘员的上身的姿势,并且能够减小乘员的头部的摇晃。
在第一方案中,所述车辆的摇晃大的情况可以是选自于在恶劣道路上行驶、转弯、变换车道以及加速中的至少一种情况;并且所述控制器可以构造成:在选自于在恶劣的道路上行驶、转弯、变换车道以及加速中的至少一种情况下,使所述腰椎支撑部的弹力大于所述座椅靠背的除所述腰椎支撑部以外的部分的弹力。
通过上述布置,在乘员的坐姿由于车辆的摇晃而改变的行驶状态下,能够适当地调节乘员的上身的姿势,并且能够减小乘员的头部的摇晃。
在第一方案中,所述弹力调节单元可以包括在所述座椅靠背的宽度方向上延伸的线,以及构造成调节所述线的张力的张力调节机构。所述弹力调节单元可以构造成通过使所述张力调节机构调节所述线的张力来改变弹力。
利用上述布置,能够通过简单、轻量化的布置来调节弹力。
在第一方案中,所述座椅靠背可以构造成相对于所述座垫旋转。
在第一方案中,所述车辆座椅还可以包括框架,所述框架安装在所述车辆上并且支撑所述座垫和所述座椅靠背。所述座垫可以构造成相对于所述框架在所述车辆的侧倾方向和横摆方向上枢转,并且可以构造成支撑所述乘员的所述臀部和大腿。所述座椅靠背可以构造成相对于所述框架在所述车辆的所述侧倾方向和所述横摆方向上枢转,并且所述座垫的枢转中心轴线经过所述座椅靠背的所述腰椎支撑部。
通过上述布置,弹力调节单元与车辆座椅结合,所述车辆座椅的座垫和座椅靠背被支撑而摇动。在摇动的座椅中,当车辆晃动时从座椅靠背施加到乘员的反作用力沿着抑制乘员的上身的移动的方向作用,并且能够减小乘员的头部的摇晃。
根据本发明的第一方案,即使当乘员的坐姿由于例如车辆的摇晃而改变时也能够适当地调节乘员的上身的姿势。
附图说明
下面将参考附图描述本发明的示例性实施例的特征、优点以及技术和工业重要性,附图中相同的数字表示相同的元件,并且其中:
图1是第一实施例的车辆座椅的分解立体图;
图2是示出了乘员就坐在图1所示的车辆座椅上的情况的剖视图;
图3是示出了图1所示的车辆座椅的弹力调节单元的构造的系统图;
图4A是图1所示的车辆座椅的线张力调节机构的侧面剖视图;
图4B是图1所示的车辆座椅的线张力调节机构的平面剖视图;
图5是示出了图1所示的车辆座椅的弹力调节单元的操作的流程图;
图6A是示出了当图1所示的车辆座椅的骶骨支撑部的弹力大于腰椎支撑部和胸椎支撑部的弹力时乘员从座椅靠背受到的反作用力的侧视图;
图6B是示出了当图1所示的车辆座椅的骶骨支撑部的弹力大于腰椎支撑部和胸椎支撑部的弹力时乘员从座椅靠背受到的反作用力的主视图;
图7A是示出了当图1所示的车辆座椅的腰椎支撑部的弹力大于骶骨支撑部和胸椎支撑部的弹力时乘员从座椅靠背受到的反作用力的侧视图;
图7B是示出了当图1所示的车辆座椅的腰椎支撑部的弹力大于骶骨支撑部和胸椎支撑部的弹力时乘员从座椅靠背受到的反作用力的主视图;
图8A是示出了当图1所示的车辆座椅的胸椎支撑部的弹力大于腰椎支撑部和骶骨支撑部的弹力时乘员从座椅靠背受到的反作用力的侧视图;
图8B是示出了当图1所示的车辆座椅的胸椎支撑部的弹力大于腰椎支撑部和骶骨支撑部的弹力时乘员从座椅靠背受到的反作用力的主视图;
图9是示出了剖视图和弹力调节单元的构造的视图,所述剖视图示出了乘员就坐在第二实施例的车辆座椅上的情况;
图10是示出了剖视图和弹力调节单元的构造的视图,所述剖视图示出了乘员就坐在第三实施例的车辆座椅上的情况;
图11是第四实施例的车辆座椅的分解立体图;
图12是当从车辆的后下侧看图11所示的车辆座椅时的立体图;
图13是示出了乘员就坐在图11所示的车辆座椅上的情况的剖视图;
图14是从图11所示的车辆座椅移除座垫和座椅靠背的情况的主视图;
图15是对应于图14的主视图,示出了图11所示的车辆座椅的座盆和座椅靠背副框架被旋转的情况;
图16是示出了就坐在图11所示的车辆座椅上的乘员的骨骼框架并且示出了在座椅宽度方向上对乘员施加力的情况的主视图;
图17是示出了对就坐在图11所示的车辆座椅上的乘员在座椅宽度方向上施加外力的情况的示意图;
图18A是示出了当图11所示的车辆座椅的骶骨支撑部的弹力大于腰椎支撑部和胸椎支撑部的弹力时乘员从座椅靠背受到的反作用力的侧视图;
图18B是示出了当图11所示的车辆座椅的骶骨支撑部的弹力大于腰椎支撑部和胸椎支撑部的弹力时乘员从座椅靠背受到的反作用力的主视图;
图19A是示出了当图11所示的车辆座椅的腰椎支撑部的弹力大于骶骨支撑部和胸椎支撑部的弹力时乘员从座椅靠背受到的反作用力的侧视图;
图19B是示出了当图11所示的车辆座椅的腰椎支撑部的弹力大于骶骨支撑部和胸椎支撑部的弹力时乘员从座椅靠背受到的反作用力的主视图;
图20A是示出了当图11所示的车辆座椅的胸椎支撑部的弹力大于腰椎支撑部和骶骨支撑部的弹力时乘员从座椅靠背受到的反作用力的侧视图;
图20B是示出了图11所示的车辆座椅的胸椎支撑部的弹力大于腰椎支撑部和骶骨支撑部的弹力时乘员从座椅靠背受到的反作用力的主视图。
图21是示出了另一实施例的车辆座椅的弹力调节单元的构造的系统图;以及
图22是示出了图21所示的车辆座椅的弹力调节单元的操作的流程图。
具体实施方式
第一实施例
车辆座椅10的结构
将参考附图描述第一实施例的车辆座椅10。在每个附图中示出的箭头“前”(FR)、箭头“上”(UP)和箭头“右”(RH)分别表示车辆的前方向(车辆行驶方向)、向上方向和右手方向。箭头“前”(FR)、“上”(UP)、“右”(RH)的相反方向是车辆的后方向、向下方向和左手方向。除非另有说明,当在下面的描述中简单地使用前方向和后方向、右手方向和左手方向以及向上方向和向下方向时,它们应该分别表示车辆前后方向(或车辆纵向方向)、车辆左右方向(或车辆宽度方向)以及车辆上下方向(或车辆竖直方向)。为方便起见,在该实施例中,绕在车辆纵向方向上延伸的轴线的旋转将被称为在侧倾方向(roll direction)上的旋转,并且绕在车辆宽度方向上延伸的轴线的旋转将被称为在俯仰方向(pitch direction)上的旋转,而绕在车辆竖直方向上延伸的轴线的旋转将被称为在横摆方向(yaw direction)上的旋转。虽然在该实施例中车辆座椅10是驾驶员座椅,但车辆座椅10可用作除驾驶员座椅之外的诸如乘客座椅的车辆座椅。
如图1和图2所示,车辆座椅10包括座垫框架12(其将被称为“C框架12”)、座垫14、座椅靠背框架20(其将被称为“B框架20”)、座椅靠背副框架22(其将被称为“S框架22”)和座椅靠背36。车辆座椅10具有移动机构,诸如倾斜调节机构,并且座椅靠背36能够相对于座垫14旋转。座垫14可以相对于座椅靠背36旋转,或者座椅靠背36和座垫14两者可以相对于彼此旋转。如上所述的座椅靠背36和座垫14的相对旋转运动可以不是严格弧形的运动。
C框架12是矩形框架构件,所述矩形框架构件包括布置在右侧和左侧且沿纵向方向延伸的侧构件12a,以及在侧构件12a的前部和后部处沿横向方向连接侧构件12a的管子12b、12c。C框架12经由滑轨16安装到车辆的地板18。
支撑乘员60的臀部67和大腿66的座垫14安装在C框架12的上侧。另外,如在主视图中看到的作为倒置的U形框架构件的B框架20,在其下端部处附接至C框架12的后端部。
S框架22安装到B框架20的前侧。S框架22是框架构件,所述框架构件包括左和右竖直构件24、上横向构件26以及下横向构件28,所述竖直构件24在竖直方向上延伸,所述上横向构件26在竖直构件24的沿着竖直方向的中间的略微上侧处连接左和右竖直构件24,并且所述下横向构件28在竖直构件24的下端处连接左和右竖直构件24。竖直构件24以及上横向构件26和下横向构件28形成大致矩形的平行杆框架。S框架22经由设置在竖直构件24上的上支架27和下支架29安装到B框架20的前侧。
座椅靠背36安装到S框架22的前侧。座椅靠背36是矩形碗状的板构件,所述矩形碗状的板构件具有与位于座垫14上方的B框架20的上部基本相同的尺寸,并且包括向后凹陷的中间部。例如,座椅靠背36由树脂制成的弹性构件形成。座椅靠背36的左右端部安装到S框架22的相对的竖直构件24。座椅靠背36的上端部由B框架20的上端部可滑动地支撑。
如图2所示,当乘员60就坐在车辆座椅10上时,从乘员60的包括脊柱的骶骨63的部分向后施加的负荷、从乘员60的包括位于骶骨63上方的腰椎64的部分(阴影区域)向后施加的负荷以及从乘员60的包括位于腰椎64上方的胸椎65的部分向后施加的负荷,分别由座椅靠背36的骶骨支撑部36S、腰椎支撑部36Y和胸椎支撑部36K支撑。
弹力调节单元的构造
接下来,将描述调节弹力的弹力调节单元40。如图3所示,弹力调节单元40包括负荷接收线组件30、三个张力调节机构50、三个张力传感器49、行驶状态检测单元42和控制器41,所述负荷接收线组件30包括下部分33、中间部分34和上部分35,所述三个张力调节机构50调节部分33、34、35的各个线32S、32Y、32K的张力,所述三个张力传感器49检测各个线32S、32Y、32K的张力,所述行驶状态检测单元42检测车辆的行驶状态,所述控制器41基于从各个张力传感器49和行驶状态检测单元42接收的数据操作张力调节机构50。控制器41是控制器的示例并且控制器41是处理所提供的数据并输出控制信号的微型计算机,并且诸如电子控制单元(ECU)的硬件可以用作控制器41。控制器41和行驶状态检测单元42可以设置在车辆座椅10的内部,并且可以设置在车辆座椅10的外部。
如图1和图2所示,布置在S框架22和座椅靠背36之间的负荷接收线组件30具有在S框架22的竖直构件24之间沿着座椅靠背36的宽度方向延伸的多行线32。
负荷接收线组件30包括三个部分,即,分别对应于座椅靠背36的骶骨支撑部36S、腰椎支撑部36Y和胸椎支撑部36K的下部分33、中间部分34和上部分35。这些部分33、34、35中的每一个是通过将单根线32S、32Y、32K来回转向多次同时将其环绕在可旋转地安装在S框架22的相对的竖直构件24上的多个滑轮31上而形成,使得多行线32S、32Y、32K在竖直构件24之间延伸。在本实施例的车辆座椅10中,每根线32S、32Y、32K的六行在部分33、34、35中对应的一个上延伸。
如图2所示,当乘员60就坐在车辆座椅10上并且负荷向后施加到座椅靠背36时,座椅靠背36弹性地向后弯曲。然后,从乘员60的背部61向后施加的负荷传递到位于座椅靠背36后方的下部分33、中间部分34和上部分35的各个线32S、32Y、32K,且张力被施加到各个线32S、32Y、32K。然后,施加到座椅靠背36的骶骨支撑部36S、腰椎支撑部36Y和胸椎支撑部36K的负荷被传递到对应于座椅靠背36的骶骨支撑部36S、腰椎支撑部36Y和胸椎支撑部36K的部分33、34、35的各个线32S、32Y、32K,并由线32S、32Y、32K的张力支撑。
因此,通过调节下部分33、中间部分34和上部分35的各个线32S、32Y、32K的张力,能够分别调节支撑乘员60的骶骨63、腰椎64和胸椎65的座椅靠背36的骶骨支撑部36S、腰椎支撑部36Y和胸椎支撑部36K的弹力。乘员60将座椅靠背36的每个支撑部的弹力作为就座压力感测。
如图4A和图4B所示,每个张力调节机构50设置有用于卷绕每根线32S、32Y、32K的卷绕机构51。卷绕机构51包括壳体52、卷轴54和旋转/驱动卷轴54的马达57,其中,通过壳体52的开口53拉入壳体52内的线32S、32Y、32K围绕卷轴54缠绕。附接于卷轴54的旋转轴55可旋转地安装在壳体52上,使得马达57连接到旋转轴55的一端,并且卷轴54随着马达57的旋转而旋转。每根线32S、32Y、32K的一端固定到卷轴54的线固定点56上。当卷轴54在图4A中顺时针旋转时,线32缠绕在卷轴54上,并且每根线32S、32Y、32K的张力增加。而且,当卷轴54在图4A中逆时针旋转时,每根线32S、32Y、32K从卷轴54放出,并且线32S、32Y、32K的张力减小。马达57连接到如图3所示的控制器41,并根据控制器41的指令顺时针或逆时针地旋转。
张力传感器49通过安装在线32S、32Y、32K上的应变仪等检测施加到每根线32S、32Y、32K的张力。张力传感器49可以不直接安装在每根线32S、32Y、32K上,但例如可以安装在S框架22的每根线32S、32Y、32K所延伸经过的部分上,使得通过检测S框架22的对应部分的变形,能够检测线32S、32Y、32K的张力。
行驶状态检测单元42包括检测车辆的行驶状态的各种传感器。在图3中,作为一个示例,行驶状态检测单元42包括检测障碍物的毫米波雷达43、检测高速行驶的车速传感器44、检测转弯的横向G传感器45、检测车辆的碰撞情况以及加速和减速状态的门压力传感器46、G传感器47和检测车辆的行驶位置的GPS装置48。
弹力调节单元的操作
接下来参考图5,将描述该实施例的弹力调节单元40的操作。如在图5的步骤S101中所示,控制器41获得行驶状态检测单元42的横向G传感器45、G传感器47等的行驶状态数据。然后,在图5的步骤S102中,控制器41计算车辆的纵向方向上的加速度GX、横向方向上的加速度GY、竖直方向上的加速度GZ、侧倾方向上的加速度GRol、俯仰方向上的加速度GPic以及横摆方向上的加速度GYaw,并确定每个加速度是否超过各方向上的加速度极限G0X、G0Y、G0Z、G0Rol、G0Pic和G0Yaw中对应的那个。然后,当一个或多个加速度超过对应的一个或多个加速度极限时,即,当满足GX>G0X、GY>G0Y、GZ>G0Z、GRol>G0Rol、GPic>G0Pic和GYaw>G0Yaw中的任何一个或多个条件时,在图5的步骤S102中获得肯定判定(是)。另外,当上述六个条件都不满足时,在图5的步骤S102中获得否定判定(否)。当在图5的步骤S102中获得否定判定(否)时,控制器41确定车辆的摇晃不大,并且返回到步骤S101,以重复执行图5的步骤S101和S102。
另一方面,当在图5的步骤S102中获得肯定判定(是)时,例如,控制器41确定车辆在恶劣道路上行驶、转弯、变换车道或加速期间大幅摇晃,并且进入图5的步骤S103。在步骤S102中,控制器41不一定需要参考加速度,而是可以参考地图信息、转向信息或加速器踏板信息做出上述确定。在步骤S103中,控制器41借助各个张力传感器49,获得支撑乘员60的骶骨63区域的线32S、支撑乘员60的腰椎64区域的线32Y以及支撑乘员60的胸椎65区域的线32K的线张力TS、TY、TK。然后,控制器41在图5的步骤S104中确定线张力TY是否大于线张力TK、TS。当在图5的步骤S104中获得肯定判定(是)时,控制器41确定座椅靠背36的腰椎支撑部36Y的弹力大于骶骨支撑部36S和胸椎支撑部36K的弹力,并在不调节各个线32S、32Y、32K的张力的情况下完成该程序。然后,控制器41返回到图5的步骤S101。
另一方面,当在图5的步骤S104中获得否定判定(否)时,例如,控制器41确定乘员60的坐姿由于车辆的大幅摇晃而改变,并且座椅靠背36的腰椎支撑部36Y的弹力变得小于骶骨支撑部36S或胸椎支撑部36K的弹力。然后,控制器41进入图5的步骤S105,以调节每根线32S、32Y、32K的张力。
在图5的步骤S105中,控制器41使卷绕机构51卷绕在支撑乘员60的腰椎64区域的中间部分34上延伸的线32Y,以便增加线张力TY并且增加腰椎支撑部36Y的弹力。另外,控制器41使卷绕机构51放出在支撑乘员60的骶骨63区域和胸椎65区域的下部分33和上部分35上延伸的线32S、32K,以便减小骶骨支撑部36S和胸椎支撑部36K的弹力。然后,控制器41返回到图5的步骤S103,以检测各个线张力TS、TY、TK,并且重复执行图5的步骤S103至步骤S105,直到在图5的步骤S104中确定线张力TY大于线张力TK、TS为止。
然后,当在图5的步骤S104中获得肯定判定(是)时,控制器41确定座椅靠背36的腰椎支撑部36Y的弹力大于骶骨支撑部36S和胸椎支撑部36K的弹力,并且完成线32S、32Y、32K的张力的调节。然后,控制器41返回到图5的步骤S101。
弹力调节单元的效果
当车辆大幅摇晃时,使座椅靠背36的腰椎支撑部36Y的弹力大于骶骨支撑部36S和胸椎支撑部36K的弹力,并且使乘员60的腰椎的支撑负荷大于其他区域的支撑负荷,使得能够适当地调节乘员60的上身的姿势,并且能够减小乘员60的头部62的摇晃,将参考图6A至图8B描述原因。在图6A、图7A和图8A中所示的每个负荷分布线72表示从座椅靠背36向前(即,朝向车辆的前面)施加到乘员60的负荷在竖直方向上的分布。
例如,当乘员60的坐姿由于车辆的大幅摇晃而改变,并且乘员60的骶骨63区域的支撑负荷变得大于其他区域的支撑负荷时,如由图6A中的负荷分布线72所示,从座椅靠背36向前施加到乘员60的总反作用力的中心位置的竖直高度Pb变得等于乘员60的骶骨63或腰椎64的下端部的高度。在这种情况下,乘员60的包括骨盆68、大腿骨69等的下身在侧倾方向上的枢转中心轴线71由经过乘员60的骨盆68附近的在大致水平的方向上延伸的线表示。因此,从座椅靠背36向前施加到乘员60的总反作用力的中心位置的竖直高度Pb高于枢转中心轴线71的竖直高度Pk。在这种情况下,如图6B所示,当乘员60的下身由于车辆的摇晃而绕枢转中心轴线71顺时针旋转角度θK,并且上身倾向于朝向车辆的左侧移动时,乘员60受到从座椅靠背36沿车辆右手方向施加的反作用力FK和沿顺时针方向的旋转力矩MK。在图6B所示的情况下,反作用力FK沿着抑制乘员60的上身向车辆左侧运动的方向作用,而旋转力矩MK沿着使乘员60的上身向车辆的左侧倾斜的方向施加。因此,乘员60的上身向车辆的左侧倾斜;结果,乘员60的头部62很可能向左移动。
此时,如由图7A中的负荷分布线72所示,如果通过使座椅靠背36的腰椎支撑部36Y的弹力大于骶骨支撑部36S和胸椎支撑部36K的弹力,并使乘员60的腰椎区域的支撑负荷大于其他区域的支撑负荷,来纠正乘员60的坐姿,则从座椅靠背36向前施加到乘员60的总反作用力的中心位置的竖直高度Pb变得等于或稍微高于乘员60的腰椎64的中间部。在这种情况下,乘员60的下身在侧倾方向上的枢转中心轴线71由经过乘员60的腰椎64的中间部附近的斜线表示。然后,从座椅靠背36向前施加到乘员60的总反作用力的中心位置的竖直高度Pb变得基本上等于枢转中心轴线71和腰椎64的交叉点的竖直高度Pk。在这种情况下,如图7B所示,当乘员60的下身由于车辆的摇晃而绕枢转中心轴线71顺时针旋转角度θK,并且上身倾向于朝向车辆的左侧移动时,乘员60受到从座椅靠背36沿车辆右手方向施加的反作用力FK和逆时针方向上的旋转力矩MK。在图7B所示的情况下,反作用力FK沿着抑制乘员60的上身向车辆左侧移动的方向作用。而且,旋转力矩MK沿着抑制乘员60的上身向车辆的左侧倾斜的方向作用。因此,乘员60的上身不太可能或不可能向车辆的左侧倾斜,并且乘员60的头部62不太可能或不可能移动。
例如,当乘员60的坐姿由于车辆的大幅摇晃而改变,并且,如由图8A中的负荷分布线72所示,乘员60的胸椎65区域的支撑负荷变得大于其他区域的支撑负荷时,从座椅靠背36向前施加到乘员60的总反作用力的中心位置的竖直高度Pb变得等于或略低于乘员60的胸椎65的中间部。因此,乘员60的下身在侧倾方向上的枢转中心轴线71由通过相对于水平方向的大的倾斜角度经过乘员60的胸椎65的中间部附近的线表示。然后,从座椅靠背36向前施加到乘员60的总反作用力的中心位置的竖直高度Pb变成低于枢转中心轴线71和胸椎65的交叉点的竖直高度Pk。在这种情况下,如图8B所示,当乘员60的下身由于车辆的摇晃而绕枢转中心轴线71顺时针旋转角度θK,并且上身倾向于朝向车辆的左侧移动时,乘员60受到使上身向车辆的左侧移动的反作用力FK和抑制乘员60的上身向车辆的左侧倾斜的逆时针旋转力矩MK。因此,与如上参照图7A和图7B所述的情况相比,乘员60的上身更可能向车辆的左侧倾斜,并且乘员60的头部62更可能向左移动。
由于如上所述的原因,当车辆大幅摇晃时,该实施例的车辆座椅10使座椅靠背36的腰椎支撑部36Y的弹力大于骶骨支撑部36S和胸椎支撑部36K的弹力,并使乘员60的腰椎区域的支撑负荷大于其他区域的支撑负荷,使得能够适当地支撑乘员60的骨盆,并且能够减少或抑制乘员60的头部62的摇晃。
在所示实施例的车辆座椅10中,能够分别调节骶骨支撑部36S、腰椎支撑部36Y和胸椎支撑部36K的弹力。然而,通过仅调节腰椎支撑部36Y的弹力和使腰椎支撑部36Y的弹力大于预定弹力,可以使腰椎支撑部36Y的弹力大于座椅靠背36的其他部分的弹力。
在所示的实施例中,线32S、32Y、32K中的每一个在下部分33、中间部分34和上部分35中的对应的一个上延伸,使得每个线32的六行在竖直方向上布置。然而,行的数量不限于六个,而是可以大于或小于六个。
可以给线32S、32Y、32K中的每一个提供两个或更多个卷绕机构51,而不是单个卷绕机构51。而且,卷绕机构51可设置有用于保持线32被卷绕或缠绕在卷绕机构51中的状态的闩锁机构。这使得即使在卷绕机构51未通电时也能够保持线32S、32Y、32K的张力。此外,卷绕机构51可布置成手动卷绕和放出每根线32S、32Y、32K。
每根线32S、32Y、32K可以是树脂绳的形式,或可以由另一种材料形成,只要能够保持张力即可。例如,每根线32S、32Y、32K可以由包含聚氯乙烯的人造肌肉形成。在这种情况下,人造肌肉可以布置成响应于来自乘员60的体压来伸展和收缩。
基于由行驶状态检测单元42获得的各种信息,可以通过预测车辆的摇晃来控制每根线32S、32Y、32K的张力。
张力传感器49可以用压力传感器代替,该压力传感器检测乘员60对座椅靠背36的弹力,并且可以借助于压力传感器调节每根线32S、32Y、32K的张力。
第二实施例
接下来参考图9,将描述第二实施例的车辆座椅80。在图9中,相同的附图标记被分配给与如上参考图1至图8B所述的车辆座椅10的部件或部分相同的部件或部分,并且将不再进一步描述这些部件或部分。
如图9所示,车辆座椅80包括靠背垫81和气囊84,靠背垫81位于座椅靠背36的车辆后侧并由聚氨酯、弹簧等形成,气囊84代替负荷接收线组件30,位于靠背垫81和座椅靠背36之间。气囊84分别用于调节乘员60的骶骨63区域、腰椎64区域和胸椎65区域的弹力。
如图9所示,气囊84布置在隔板83和座椅靠背36之间,其中隔板83设置在靠背垫81中。分别对应于座椅靠背36的骶骨支撑部36S、腰椎支撑部36Y和胸椎支撑部36K的三个气囊84在竖直方向上排列。每个气囊84连接到致动器86,致动器86调节对应的气囊84的压力。另外,检测乘员60的各个区域的弹力的压力传感器85安装在座椅靠背36的骶骨支撑部36S、腰椎支撑部36Y和胸椎支撑部36K的表面上。压力传感器85将每个给定区域的弹力作为压力来检测。
压力传感器85和致动器86连接到控制器41,并且控制器41基于由行驶状态检测单元42检测到的车辆的行驶状态和由压力传感器85检测到的弹力来控制气囊84的压力,以便调节骶骨支撑部36S、腰椎支撑部36Y和胸椎支撑部36K中的每个的弹力。
与车辆座椅10相同,当车辆大幅摇晃时,车辆座椅80通过使座椅靠背36的腰椎支撑部36Y的弹力大于骶骨支撑部36S和胸椎支撑部36K的弹力,并且使乘员60的腰部支撑区域的支撑负荷大于其他区域的支撑负荷,来适当地调节乘员60的上身的姿势并且减小乘员60的头部62的摇晃。
第三实施例
接下来参考图10,将描述第三实施例的车辆座椅90。在图10中,相同的附图标记被分配给与如上参考图1至图8B所述的车辆座椅10的部件或部分相同的部件或部分,并且将不再进一步描述这些部件或部分。
如图10所示,车辆座椅90包括靠背垫91和腰部支撑部92,靠背垫91代替负荷接收线组件30,位于座椅靠背36的车辆后侧并由聚氨酯、弹簧等形成,腰部支撑部92设置在靠背垫91的车辆后侧以用于调节腰椎支撑部36Y的弹力。腰椎支撑部92包括沿相互正交的方向延伸的两个螺钉94a、94b,两个螺钉94a、94b所拧入的复合螺母95和驱动复合螺母95的马达96。另外,压力传感器97安装在座椅靠背36的与乘员60的腰椎64区域抵接的位置。压力传感器97和马达96连接到控制器41。控制器41基于由行驶状态检测单元42检测到的车辆的行驶状态和由压力传感器97检测到的弹力,通过驱动马达96来调节腰椎支撑部36Y的弹力。
当车辆大幅摇晃时,车辆座椅90通过使座椅靠背36的腰椎支撑部36Y的弹力大于预定弹力并且增加乘员60的腰椎区域的支撑负荷,来适当地调节乘员60的上身的姿势并且减少乘员60的头部62的摇晃。
第四实施例
车辆座椅100的构造
接下来参考图11至图20B,将描述第四实施例的车辆座椅100。在这些图中,相同的附图标记被分配给与如上参考图1至图8B所述的车辆座椅10的部件或部分相同的部件或部分,并且将不再进一步描述这些部件或部分。通过使车辆座椅10的座垫14和座椅靠背36在车辆的侧倾方向和横摆方向上可旋转来设置车辆座椅100。
如图11和图13所示,座垫14安装在垫子支撑部120上。垫子支撑部120包括座盆121,支架124、126,轴承123,旋转轴122,导轨127和滑块128。座盆121相对于C框架12在车辆的侧倾方向和横摆方向上可旋转地安装,并且座垫14安装在座盆121的上侧。
具有L形的支架124固定至C框架12的前管12b,并且轴承123固定至支架124。轴承123定位成使得图13所示的其枢转中心轴线129倾斜成在车辆的纵向方向上的后侧升高,并在经过乘员60的腰椎64的中间部附近的倾斜方向上延伸。旋转轴122固定至座盆121的前部的下表面。旋转轴122可旋转地装配在轴承123中。
如图12和图13所示,具有U形的支架126固定至C框架12的后管12c,并且弯曲成弧形的导轨127固定至支架126。沿着导轨127以弧形方式滑动的两个滑块128安装在座盆121的后部的下表面上。
当座盆121的旋转轴122绕轴承123的枢转中心轴线129旋转时,两个滑块128沿着导轨127以弧形方式移动。以这种方式,座盆121能够绕枢转中心轴线129在车辆的侧倾方向和横摆方向上旋转。因此,如图14和图15所示,座盆121能够相对于C框架12在车辆的侧倾方向和横摆方向上旋转,并且安装在座盆121上的座垫14也能够相对于C框架12在车辆的侧倾方向和横摆方向上旋转。
如图11和图12所示,其上安装有座椅靠背36的S框架22相对于B框架20在车辆的侧倾方向和横摆方向上可旋转地支撑。如图11和图12所示,从上横向构件26向后突出的支架115安装到上横向构件26的横向相对的两端部处,当在竖直方向上观察时,该横向构件26布置在S框架22的中间的略上方并且连接相对的竖直构件24。每个支架115的后端经由板簧116连接到B框架20。板簧116的一端的一个面连接到支架115的后端部的(在车辆宽度方向上的)外面,并且板簧116的另一端的另一面连接到B框架20。板簧116定向成使得其厚度方向对应于车辆横向方向,并且其纵向方向对应于车辆纵向方向。当S框架22相对于B框架20在横向方向上移动时,板簧116在车辆横向方向上被折曲并且吸收S框架22和B框架20的相对移动量。因此,S框架22借助于板簧116被相对于B框架20横向可移动地支撑。
如图11和图12所示,两个或更多个线112经由线穿过装置111被悬挂在B框架20的两个或更多个安装点之间。如图12所示,位于最上部的右侧和左侧的线112的相对端附接至B框架20的横向中间部的附近处和上部的相对部的两个点处。每根线112沿着设置在线穿过装置111中的U形线槽114以沿向上倾斜方向开口的V形在两个点之间延伸。因此,线穿过装置111借助于上部的线112被从B框架20悬挂。类似地,线112附接至B框架20的在竖直方向上延伸的左右竖直框架部上的两个点,并且每个线112沿着线穿过装置111的U形线槽114以沿横向方向开口的V形在两个点之间延伸。因此,线穿过装置111由右左的线112在横向方向上支撑在B框架20上。
此外,如图12所示,两根或更多根线113经由线穿过装置111悬挂在S框架22的两个或更多个安装点之间。每根线113的一端连接到上横向构件26,并且另一端连接到下横向构件28。线113沿着设置在线穿过装置111中的U形线槽114以沿向下倾斜方向开口的V形在两个点之间延伸。因此,线穿过装置111借助于左和右线113将S框架22悬挂。
如上所述,线穿过装置111借助于线112从B框架20的上侧悬挂,并且在横向方向上支撑在B框架20上。线穿过装置111也借助于线113将S框架22悬挂。因此,S框架22经由线112、113和线穿过装置111由B框架20悬挂并支撑。
因此,S框架22经由线112、113和线穿过装置111从B框架20悬挂,并且由板簧116横向可移动地支撑。通过线112、113和线穿过装置111的使用以及左右板簧116的变形,S框架22能够围绕枢转中心轴线130和在竖直方向延伸上的枢转中心轴131,在车辆的侧倾方向和横摆方向上旋转,其中,中心轴线130如图13所示经过线穿过装置111的中心并且在车辆纵向方向上延伸。通过这种布置,如图14和图15所示,S框架22能够相对于B框架20在车辆的侧倾方向和横摆方向上旋转,并且安装在S框架22上的座椅靠背36也能够相对于B框架20在车辆的侧倾方向和横摆方向上旋转。
车辆座椅100的操作
接下来参考图16至图17,将描述车辆座椅100的操作。在下面的描述中,如上面参考图7A和7B所述,假设从座椅靠背36朝向车辆的前面施加到乘员60的总反作用力的中心位置的竖直高度Pb位于乘员60的腰椎64的中间部或稍微高于中间部。
安装在S框架22上的座椅靠背36绕图13中所示的枢转中心轴线130在车辆的侧倾方向上旋转。如图16所示,枢转中心轴线130设定在乘员60的胸椎65所处的高度。因此,枢转中心轴线130位于乘员60从座椅靠背36接收的总反作用力的中心位置的高度Pb和乘员60的上身的重心135上方。在图16和图17中,附图标记134、136分别表示头部62的重心和下身的重心。
因此,例如,当由于车辆的转向或来自路面的扰动,外力F1(其将被称为“横向力F1”,参见图16)在座椅宽度方向上施加到乘员60的上身时,产生将枢转中心轴线130与总反作用力的中心位置的高度Pb之间的距离作为力矩臂长度的力矩M。通过这样产生的力矩M,在乘员60的背部61和座椅靠背36之间沿能够防止乘员60的上身沿着横向力F1的施加方向落下的方向施加力(摩擦力)。该力施加到乘员60的背部61和座椅靠背36之间的接触部分的整个区域,并且特别地从具有大弹力的腰椎64附近的就座表面施加到背部。结果,座椅靠背36绕枢转中心轴线130逆时针旋转(参见图15的S框架22)。
结果,如图17所示,乘员60的上身逆时针旋转或位移,并且乘员60的脊椎弯曲以在横向力F1的施加方向上突出。此时,座垫14绕枢转中心轴线129旋转(参见图15的座盆121),且乘员60的下身顺时针旋转。结果,乘员60的头部62在与外力的施加方向相反的方向上倾斜;因此,由于施加到头部62的重力在座椅宽度方向上的分力与在座椅宽度方向上施加到头部62的外力之间的平衡,能够稳定头部62的姿势。
弹力调节装置的构造和操作
与车辆座椅10相同,车辆座椅100包括如图3所示的弹力调节单元40。上面已经参考图5描述了弹力调节单元40的操作。
弹力调节单元的效果
当车辆大幅摇晃时,弹力调节单元40操作,以使座椅靠背36的腰椎支撑部36Y的弹力大于骶骨支撑部36S和胸椎支撑部36K的弹力,并使乘员60的腰椎区域的支撑负荷大于其他区域的支撑负荷,使得能够适当地调节乘员60的上身的姿势,并且能够减小乘员60的头部62的摇晃,下面参考图18A至图20B描述原因。
如图18A所示,在车辆座椅100中,座垫14绕枢转中心轴线129在车辆的侧倾方向和横摆方向上旋转,该枢转中心轴线129在经过乘员60的腰椎64的中间部附近的倾斜方向上延伸。当乘员60的坐姿由于例如车辆的大摇晃而改变,并且,如由图18A中的负荷分布线72所示,乘员60的骶骨63区域的支撑负荷变得大于其他区域的支撑负荷时,从座椅靠背36向前施加到乘员60的总反作用力的中心位置的竖直高度Pb变得等于乘员60的骶骨63的高度,或等于腰椎64的下端部的高度。因此,高度Pb变得低于枢转中心轴线129与腰椎64的中间部的交叉点的竖直高度Pk。在这种情况下,如果乘员60的下身由于如图18B所示的座垫14的旋转而绕枢转中心轴线129顺时针旋转角度θK,并且上身倾向于朝向车辆的左侧移动,则乘员60接收从座椅靠背36施加到车辆右侧的反作用力FK和沿顺时针方向的旋转力矩MK。在图18B所示的情况下,反作用力FK在抑制乘员60的上身向车辆左侧移动的方向上作用,而旋转力矩MK在使乘员60的上身向车辆的左侧倾斜的方向上施加。因此,乘员60的上身向车辆的左侧倾斜;结果,乘员60的头部62可能向左移动。
此时,如图19A中的负荷分布线72所示,如果通过使座椅靠背36的腰椎支撑部36Y的弹力大于骶骨支撑部36S和胸椎支撑部36K的弹力,并且使乘员60的腰椎区域的支撑负荷大于其他区域的负荷,来纠正乘员60的坐姿,则从座椅靠背36向前施加到乘员60的总反作用力的中心位置的竖直高度Pb变得等于或略高于乘员60的腰椎64的中间部。因此,竖直高度Pb变得基本上等于枢转中心轴线71和腰椎64的中间部的交叉点的竖直高度Pk。在这种情况下,如图19B所示,如果乘员60的下身由于座垫14的旋转而绕枢转中心轴线129顺时针旋转角度θK,并且上身倾向于向车辆的左侧移动,则乘员60接收从座椅靠背36沿车辆的右手方向施加的反作用力FK和沿逆时针方向的旋转力矩MK。在图19B所示的情况下,反作用力FK在抑制乘员60的上身向车辆左侧移动的方向上作用。而且,旋转力矩MK在抑制乘员60的上身向车辆左侧倾斜的方向上作用。因此,乘员60的上身不太可能或不可能向车辆的左侧倾斜,并且乘员60的头部62不太可能或不可能移动。
当乘员60的坐姿由于例如车辆的大摇晃而改变,并且如图20A中的负荷分布线72所示,乘员60的胸椎65区域的支撑负荷变得大于其他区域的支撑负荷时,从座椅靠背36向前施加到乘员60的总反作用力的中心位置的竖直高度Pb变得等于或略低于乘员60的胸椎65的中间部。因此,从座椅靠背36向前施加到乘员60的总反作用力的中心位置的竖直高度Pb变得高于枢转中心轴线129和腰椎64的交叉点的竖直高度Pk。在这种情况下,如图20B所示,如果乘员60的下身由于座垫14的旋转而绕枢转中心轴线129顺时针旋转角度θK,并且上身倾向于向车辆的左侧移动,如图20B所示,乘员60接收使上身在车辆左方向上移动的反作用力FK和抑制乘员60的上身向车辆的左侧倾向的逆时针旋转力矩MK。因此,与如上参考图19A和图19B所述的情况相比,乘员60的上身更可能向车辆的左侧倾斜,并且乘员60的头部62更可能向左移动。
由于如上所述的原因,当车辆大幅摇晃时,该实施例的车辆座椅100通过使座椅靠背36的腰椎支撑部36Y的弹力大于骶骨支撑部36S和胸椎支撑部36K的弹力,并且使乘员60的腰椎区域的支撑负荷大于其他区域的支撑负荷,能够适当地支撑乘员60的骨盆,并且减小或抑制乘员60的头部62的摇晃。
在所示的实施例中,弹力调节单元40包括负荷接收线组件30和三个张力调节机构50,负荷接收线组件30包括下部分33、中间部分34和上部分35,三个张力调节机构50分别调节部分33、34、35的线32S、32Y、32K的张力。当车辆的摇晃大时,弹力调节单元40调节线32S、32Y、32K的张力,使得用于乘员60的腰椎支撑部36Y的弹力变得大于骶骨支撑部36S和胸椎支撑部36K的弹力。然而,弹力调节单元40不限于该构造。
例如,如图21所示,弹力调节单元40可以包括一个张力调节机构50,该张力调节机构50仅调节中间部分34的线32Y的张力,从而仅调节用于乘员60的腰椎支撑部36Y在纵向方向上的弹力。弹力调节单元40可以被构造成使车辆的摇晃大的情况下的用于乘员60的腰椎支撑部36Y的弹力比车辆的摇晃小的情况下的所述弹力大。
利用该构造,控制器41使张力调节机构50以以下方式调节线32Y的张力。在下面的描述中,相同的步骤编号被分配给与如上所述的图5的步骤相同或相似的步骤,并且将简要描述这些步骤。
如图22的步骤S101所示,控制器41获得行驶状态检测单元42的横向G传感器45、G传感器47等的行驶状态数据。然后,在图22所示的步骤102中,像在上面的图5的步骤102那样,当满足GX>G0X,GY>G0Y,GZ>G0Z,GRol>G0Rol,GPic>G0Pic和GYaw>G0Yaw中的任一个或多个条件时,控制器41确定车辆的摇晃大,并且进入图22的步骤S203。然后,控制器41在步骤S203中检测线32Y的线张力TY,并且进入图22的步骤S204。
在图22的步骤S204中,控制器41确定线张力TY是否大于车辆的摇晃小的情况下的线张力TYNORMAL。然后,当在图22的步骤S204中获得否定判定(否)时,控制器41进入图22的步骤S205,以卷绕线32Y。然后,控制器41返回图22的步骤S203,以检测线32Y的线张力TY。然后,当在图22的步骤S204中获得肯定判定(是)时,控制器41完成卷绕线32Y。因此,控制器41增加线32Y的张力,直到在图22的步骤S204中获得肯定判定(是)。然后,当线张力TY变得大于线张力TYNORMAL时,控制器41确定腰椎支撑部36Y的纵向方向上的弹力变得大于车辆的摇晃小的情况下的所述弹力,并且完成线32Y的调节。
根据本实施例,当车辆的摇晃大时,能够仅使座椅靠背36的腰椎支撑部36Y的纵向方向上的弹力大于车辆的摇晃小的情况下的所述弹力。因此,当车辆的摇晃大时,能够适当地保持乘员60的骨盆,并且减小头部62的摇晃。
在以上参考图1至图8B和图11至图20B描述的实施例中,像参考图21和图22所描述的实施例中那样,可以仅调节线32Y的线张力TY,并且可以使车辆的摇晃大时的腰椎支撑部36Y的纵向方向上的弹力大于车辆的摇晃小时的情况下的所述弹力。
Claims (6)
1.一种车辆座椅,其特征在于,包括:
座垫,其构造成支撑乘员的臀部;
座椅靠背,其构造成支撑所述乘员的背部,所述座椅靠背包括腰椎支撑部,所述腰椎支撑部构造成支撑所述乘员的腰椎;
弹力调节单元,其构造成调节所述腰椎支撑部在纵向方向上的弹力;以及
控制器,其构造成操作所述弹力调节单元,所述控制器被构造成引起所述弹力调节单元使车辆的摇晃大的情况下的所述弹力大于所述车辆的摇晃小的情况下的所述弹力,其中
所述弹力调节单元构造成使所述腰椎支撑部的所述弹力大于所述座椅靠背的除所述腰椎支撑部以外的部分的弹力;
所述弹力调节单元构造成:除了调节所述腰椎支撑部的所述弹力以外,还调节包括在所述座椅靠背中的骶骨支撑部的弹力和包括在所述座椅靠背中的胸椎支撑部的弹力,所述骶骨支撑部构造成支撑位于所述乘员的所述腰椎下方的骶骨,所述胸椎支撑部构造成支撑位于所述乘员的所述腰椎上方的胸椎;并且
所述弹力调节单元构造成:在所述车辆的摇晃大时使所述腰椎支撑部的所述弹力大于所述骶骨支撑部和所述胸椎支撑部中的每个的所述弹力。
2.根据权利要求1所述的车辆座椅,其特征在于:
所述控制器构造成引起所述弹力调节单元仅使所述车辆的摇晃大的情况下的所述腰椎支撑部的所述弹力大于所述车辆的摇晃小的情况下的所述弹力。
3.根据权利要求1或2所述的车辆座椅,其特征在于:
所述车辆的摇晃大的情况包括选自于在恶劣道路上行驶、转弯、变换车道以及加速中的至少一种情况;并且
所述控制器构造成:在选自于在恶劣道路上行驶、转弯、变换车道以及加速中的至少一种情况下,使所述腰椎支撑部的所述弹力大于所述座椅靠背的除所述腰椎支撑部以外的部分的弹力。
4.根据权利要求1或2所述的车辆座椅,其特征在于:
所述弹力调节单元包括在所述座椅靠背的宽度方向上延伸的线以及构造成调节所述线的张力的张力调节机构;并且
所述弹力调节单元构造成通过使所述张力调节机构调节所述线的所述张力来改变所述弹力。
5.根据权利要求1或2所述的车辆座椅,其特征在于,所述座椅靠背构造成相对于所述座垫旋转。
6.根据权利要求1或2所述的车辆座椅,其特征在于,还包括框架,其安装在所述车辆上并且支撑所述座垫和所述座椅靠背,其中,
所述座垫构造成相对于所述框架在所述车辆的侧倾方向和横摆方向上枢转,并且构造成支撑所述乘员的所述臀部和大腿;
所述座椅靠背构造成相对于所述框架在所述车辆的所述侧倾方向和所述横摆方向上枢转;并且
所述座垫的枢转中心轴线经过所述座椅靠背的所述腰椎支撑部。
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