JP2006290074A - 車両用シート装置および運転姿勢制御方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 運転者の体格に応じてシート位置を自動調節して、適正なアイポイントを確保するとともに、後席の居住性が悪化するのを低減できる車両用シート装置の提供を図る。
【解決手段】 運転者Ｄの体格を検出する体格検出手段１０３と、体格検出手段１０３で検出した体格と標準体格とを比較してその運転者Ｄの体格の大小を判断し、その判断した体格の大小に応じて、運転者ＤのアイポイントＰ４が許容範囲に収まるように予め定めた移動軌跡に沿ってシート１０を移動するシート駆動手段２００と、を設けることにより、運転者Ｄの体格判断が容易かつ確実になるとともに、運転に必要な視界を損なうことなくシート１０を移動することができ、かつ、シート１０の移動軌跡を運転者Ｄの足周りの形状や後席との間の車室内空間などを考慮して決定しておくことにより、適正なアイポイントＰ４や良好な運転性を確保しつつ後席の居住性が悪化するのを低減できる。
【選択図】 図２

Description

本発明は、運転者の体格の大小を判定してアイポイントを適正範囲に収めるようにシートを移動させる車両用シート装置および運転姿勢制御方法に関する。

従来の車両用シート装置としては、運転者の体格に応じてシートの前後位置が調整可能となっていて、このシートの前後位置調整に合わせてステアリングホイールの前後位置を自動調整することにより、運転者のアイラインを体格に拘わらず、ボンネットに対してほぼ一定の角度を確保し、ひいては運転者の前方視界が個々の運転者の体格によって変化するのを防止できるようにしたものが知られている（例えば、特許文献１参照）。
特開平５−５８２０６号公報（第４頁、図２）

しかしながら、かかる従来の車両用シート装置では、アイポイントのラインを合わせるために前下方視界を保つことができるが、大柄な大体格の運転者では座高が高いために元々前下方視界が十分に確保されており変更によるアイポイントの変化は無かった。

また、小柄な小体格の運転者では前下方視界を確保するために全身を上昇させる必要があるため、シート全体を大きく持ち上げることになるが、小体格の運転者では脚長が短いため全身を上昇させると、ペダルを上下方向に大きく動かす機構が必要となり、装置全体が高価になってしまう。

更に、大体格の運転者では上述したように前下方視界は確保されるが、シートの後方移動によりアイポイントが車両後方に配置されてセンターピラーに近づくことになり、このセンターピラーによって側方視界が減少してしまう。しかも、シートを後方に配置すると後席の足下スペースが狭くなってしまい、居住性に影響を与えてしまう。

そこで、本発明は、運転者の体格に応じてシート位置を自動調節することにより、適正なアイポイントを確保するとともに、後席の居住性が悪化するのを低減できる車両用シート装置および運転姿勢制御方法を提供するものである。

本発明の車両用シート装置は、シートクッションの前後スライド位置を調節するシートスライダと、シートクッションの前部および後部の高さ位置を独立して調節するシートリフタと、を備えた車両用シート装置において、
運転者の体格を検出する体格検出手段と、
体格検出手段で検出した体格と標準体格とを比較してその運転者の体格の大小を判断し、その判断した体格の大小に応じて、運転者のアイポイントが許容範囲に収まるように予め定めた移動軌跡に沿ってシートを移動するシート駆動手段と、を設けたことを最も主要な特徴とする。

また、本発明の運転姿勢制御方法は、運転者の体格を検出して標準体格と比較し、その比較した体格の大小に応じて、運転者のアイポイントが許容範囲に収まるように予め定めた移動軌跡に沿ってシートを移動することを特徴とする。

本発明の車両用シート装置および運転姿勢制御方法は、運転者の体格を予め定めた標準体格と比較して運転者の体格の大小を判断して、運転者のアイポイントが許容範囲に収まるように予め定めた移動軌跡に沿ってシートを移動するようにしたので、運転者の体格を標準体格と比較して判断することにより運転者の体格判断が容易かつ確実になるとともに、運転に必要な視界を損なうことなくシートを移動することができる。

また、シートの移動軌跡を運転者の足周りの形状や後席との間の車室内空間などを考慮して決定しておくことにより、適正なアイポイントや良好な運転性を確保しつつ後席の居住性が悪化するのを低減できる。

以下、本発明の実施形態を図面と共に詳述する。

図１〜図７は本発明の車両用シート装置の一実施形態を示し、図１は車両用シート装置のシート構成を示す側面図、図２は車両用シート装置の駆動システムを示すブロック図であり、図３は車両用シート装置による制御手順を実行するフローチャートの説明図、図４はシートスライド位置と身長との関係を示すマップである。

また、図５はシート移動時の運転者の姿勢変化を（ａ）〜（ｃ）によって概略的に示す概念図、図６はシート移動によるヒップポイント移動軌跡の特性図、図７は各駆動手段の制御を実行するフローチャートを示す説明図である。

本実施形態の車両用シート装置１００は運転席となるシート１０に適用され、このシート１０は図１に示すようにシートクッション１１とシートバック１２とを備え、シートクッション１１はシートスライダ１３により前後移動可能に車体フロア１４に取り付けられるとともに、そのシートスライダ１３とシートクッション１１との間には前部リフタ１５と後部リフタ１６とからなるシートリフタ１７が設けられる。

前部リフタ１５はシートクッション１１の前端部１１ａに設けられ、回動自在に連結した上・下リンク１５ａ，１５ｂをシートクッション１１とシートスライダ１３に枢支することにより構成し、それら上・下リンク１５ａ，１５ｂの折曲げ角を前部リフタ駆動手段１１０により変化させることにより、シートクッション１１の前端部１１ａを昇降させる。

また、後部リフタ１６はシートクッション１１の後端部１１ｂに設けられ、傾斜リンク１６ａをシートクッション１１とシートスライダ１３に枢支することにより構成し、その傾斜リンク１６ａの傾斜角を後部リフタ駆動手段１１３により変化させることにより、シートクッション１１の後端部１１ｂを昇降させる。

更に、シートバック１２は、リクライニング装置１７により前後方向のリクライニング角（傾動角）が運転者による手動若しくはスイッチ操作で調節可能となっている。

そして、本実施形態の車両用シート装置１００は、図２に示すように運転者の体格を検出する体格検出手段としての体格検出演算部１０３と、その体格検出演算部１０３で検出した体格と標準体格とを比較してその運転者の体格の大小を判断し、その判断した体格の大小に応じて、運転者のアイポイントＰ４が許容範囲に収まるように予め定めた移動軌跡に沿ってシート１０を移動するシート駆動手段２００と、を設けてある。

また、本実施形態の運転姿勢制御方法は、運転者の体格を検出して標準体格と比較し、その比較した体格の大小に応じて、運転者のアイポイントＰ４が許容範囲に収まるように予め定めた移動軌跡に沿ってシート１０を移動するようになっている。

前記シート駆動手段２００は、体格検出演算部１０３で演算した運転者の体格情報が入力されるシート駆動演算部１０１と、このシート駆動演算部１０１との間で情報が遣り取りされるシート駆動判断部１０２と、このシート駆動判断部１０２との間でそれぞれ情報が遣り取りされるシートスライド駆動制御部１０５、前部リフタ駆動制御部１０８、後部リフタ駆動制御部１１１と、を備える。

そして、前記シートスライド駆動制御部１０５は、シートスライド状態検出手段１０６からのシートスライド位置情報が入力されるとともに、シートスライド駆動手段１０７にフィードバックしつつ駆動信号を出力する。

また、前記前部リフタ駆動制御部１０８は、前部リフタ状態検出手段１０９からのシートクッション前部１１ａの上下位置情報が入力されるとともに、前部リフタ駆動手段１１０にフィードバックしつつ駆動信号を出力する。

更に、前記後部リフタ駆動制御部１１１は、後部リフタ状態検出手段１１２からのシートクッション後部１１ｂの上下位置情報が入力されるとともに、後部リフタ駆動手段１１３にフィードバックしつつ駆動信号を出力する。

ところで、前記体格検出演算部１０３には前記シートスライド状態検出手段１０６からのシートスライド位置情報が入力され、シート１０のスライド位置によって運転者の身長を推定し、ひいては、運転者の体格を推定するようになっている。

つまり、体格の異なる運転者がシート１０に着座する際、運転者は最初にシートスライダ１３やシートリフタ１７を自分の体格に合わせて調節するが、このとき、小柄である小体格の運転者はシートスライド位置を前方に設定し、大柄である大体格の運転者はシートスライド位置を後方に設定することになり、この時のスライド位置によって運転者の体格を推定できる。

即ち、本実施形態の車両用シート装置１００は、図３に示すフローチャートに従ってシート１０の位置を自動制御するようになっている。

前記フローチャートでは、まず、ステップＳ２０によって運転者は個々人の体格や感覚を加味して、シート１０のシートスライダ１３や前部リフタ１５および後部リフタ１６を調整して、最適なシートポジションを設定する。

次に、ステップＳ２１によってシートスライド位置から運転者の体格を検出するが、この運転者の体格検出は図４に示すマップを用いて体格検出演算部１０３で判断するようになっており、車両の設計時には身長分布の設計最小体格、設計中央体格、設計最大体格が設定され、設計中央体格を標準体格として運転者の体格が推定される。

従って、ステップＳ２２では運転者の体格は所定値（設計中央体格）以下かどうかが判断され、設計中央体格よりも小さい場合（ＹＥＳ）はステップＳ２３にて小体格として判定し、ステップＳ２４によってシート１０の移動量を計算する。

一方、ステップＳ２２で運転者の体格が設計中央体格よりも大きい場合（ＮＯ）はステップＳ２５にて大体格として判定し、ステップＳ２６によってシート１０の移動量を計算する。

そして、前記ステップＳ２４または前記ステップＳ２６で計算したシート移動量に基づいて、ステップＳ２７でシートスライダ１３を駆動し、ステップＳ２８で前部リフタ１５を駆動し、ステップＳ２９で後部リフタ１６を駆動する。

ところで、前記ステップＳ２０で運転姿勢を調整した段階では、図５（ａ）に示すようにシート１０は運転者Ｄの体格に応じたスライダ１３の前後位置と前・後部リフタ１５，１６の上下位置に設定されており、その時点では踵が車体フロア１４に接するヒールポイントＰ１、膝関節Ｐ２およびヒップポイントＰ３が定まることにより、アイポイントＰ４が決定されている。尚、膝関節Ｐ２の前方にはインストルメント部材１８が位置している。

また、前記ステップＳ２４および前記ステップＳ２６で実行するシート移動量の計算は、ステップＳ２１で推定した運転者Ｄの身長を人類学的データにより定めた身長との回帰式を用いて、図５（ａ）に示すようにヒールポイントＰ１と膝関節Ｐ２との距離で定義される下腿長Ｌ１と、膝関節Ｐ２とヒップポイントＰ３との距離で定義される大腿長Ｌ２とを推定する。更に、同様にしてヒップポイントＰ３と肩位置Ｐ５との距離Ｌ３と、肩位置Ｐ５とアイポイントＰ４との距離Ｌ４も推定する。

一方、車両に固有のインストルメント部材１８の下面形状に対して、運転者Ｄの下肢挙動が快適にペダル操作を可能とするために、インストルメント部材１８の下面との間に所要のクリアランスδを確保した快適ペダル操作限界領域Ｒを設定する。

このとき、ヒールポイントＰ１を中心に下腿長Ｌ１を半径として、予め設定した足関節の快適角度範囲とする円弧軌跡が、膝関節Ｐ２が幾何学的に取り得る軌跡となるが、このときをインストルメント部材１８との快適ペダル操作限界領域Ｒを考慮すると、図５（ｂ），（ｃ）に示すように下腿部角度範囲α１，α１′に膝関節Ｐ２の取り得る軌跡が限定される。

同様にして膝関節Ｐ２を中心として大腿長Ｌ２を半径として、予め設定した膝関節Ｐ２の快適角度範囲を上腿部角度範囲α２，α２′として円弧軌跡を考慮すると、同様に膝関節Ｐ２を基準としたヒップポイントＰ３の移動軌跡を求めることが可能となる。

従って、前記膝関節Ｐ２の取り得る軌跡にヒップポイントＰ３の軌跡を重ねた領域が幾何学的にヒップポイントＰ３の取り得る領域Ａ１，Ａ１′となる。

次に、運転者Ｄの上半身の寸法とシートバック１２の後傾角度とにより、ヒップポイントＰ３とアイポイントＰ４の関係は幾何学的に決定できるため、ヒップポイントＰ３の領域Ａ１，Ａ１′にヒップポイントＰ３とアイポイントＰ４の関係を重ね合わせることで、アイポイントＰ４の取り得る領域Ａ２，Ａ２′を定めることができる。

以上の幾何学的計算により、アイポイントＰ４の移動可能な領域Ａ２，Ａ２′が定まるとともに、移動前のアイポイントＰ４の位置が既知となっている。

従って、体格に応じたアイポイントＰ４の位置の決め方を以下説明すると、通常、設計中央体格（図４参照）の運転者では、前下方視界および側方視界が適正となるようにアイポイントＰ４が決定されている。

一方、設計中央体格よりも小柄な運転者Ｄでは、姿勢変更を行うことによりアイポイントＰ４が前下方視界を減少する方向に移動した場合には、車両前方の視認性が低下して車両の安全な取り回しが困難となる。

そこで、小体格の運転者の場合は、前方視界を確保しつつ姿勢制御する必要があり、具体的には図５（ｂ）に示すように、前述したアイポイントＰ４の取り得る領域Ａ２内で、制御前の運転者Ｄが定めたアイポイントＰ４位置の上下方向座標Ｘを保つようにシートスライダ１３とシートリフタ１７を駆動して、姿勢制御するようになっている。

他方、設計中央体格よりも大柄な運転者Ｄでは、姿勢変更を行うことによりアイポイントＰ４が前下方視界を減少する方向に移動した場合にあっても、本来大柄な運転者Ｄは座高が高くて前下方視界は十分に確保されている。

これに対し、姿勢変更により後方にアイポイントＰ４が移動する場合は、センターピラーにアイポイントＰ４が近づいてしまい、車両側方の視認性が低下して車両の安全な取り回しが困難となる。

そこで、大体格の運転者Ｄの場合は側方視界を確保しつつ姿勢制御する必要があり、具体的には図５（ｃ）に示すように、前述したアイポイントＰ４の取り得る領域Ａ２′内で、制御前の運転者Ｄが定めたアイポイントＰ４位置の前後方向座標Ｙを保つようにシートスライダ１３とシートリフタ１７を駆動して、姿勢制御するようになっている。

このような制御を行うことで、運転者ＤのアイポイントＰ４は体格に応じて必要な視界を損なうことなく姿勢制御することが可能であり、アイポイントＰ４の移動により生じた視界の変化は実用上問題の無い部分に吸収することができ、安全に取り回し可能な運転姿勢を提供することができる。

図６はかかる姿勢制御を行った場合の運転者ＤのヒップポイントＰ３位置の変化を示し、シートスライダ１３やシートリフタ１７の駆動で定まるヒップポイントＰ３の可動範囲Ｑ内の特定のラインＭ１を標準姿勢ヒップポイント移動軌跡として設計するものとし、そのラインＭ１上に定義される設計中央体格、小体格、大体格の各体格相当位置Ｋｍ，Ｋｓ，Ｋｂが姿勢制御の開始点となっている。

そして、インストルメント部材１８の下面の干渉に対する快適ペダル操作と、アイポイントＰ４の移動による適正視界と、を提供することを考慮して、移動後のヒップポイントＰ３の移動軌跡を定めると、一般的には図示するような非線形の曲線Ｍ２が姿勢制御ヒップポイント移動軌跡となり、その変曲点Ｋｍ′が設計中央体格となる。

つまり、前記曲線Ｍ２は快適ペダル操作と適正視界を得るためのヒップポイントＰ３の移動軌跡であり、このヒップポイントＰ３の移動に沿ってシート１０を移動することにより、運転者Ｄの適正視界と快適ペダル操作を確保することができる。

また、そのとき基準となるラインＭ１上の小体格位置Ｋｓ、大体格位置Ｋｂは、前記曲線Ｍ２上ではＫｓ′、Ｋｂ′へと移動し、その曲線Ｍ２の形状は本実施形態で考慮した人体の関節角度快適範囲とインストルメント部材１８やヘッドライニングなどの室内構造部材の車両内装形状で定まるものである。

従って、本実施形態の前記シート駆動手段２００は、体格検出演算部１０３で推定した運転者Ｄの体格が設計中央体格（標準体格）よりも小さい場合に、前下方視界の変化量を少なくするためにアイポイントＰ４の上下方向の移動量を最小とする前記曲線Ｍ２に沿ってシート１０を移動させるようにしてある。

また、前記シート駆動手段２００は、体格検出演算部１０３で推定した運転者Ｄの体格が設計中央体格（標準体格）よりも大きい場合にあっても、側方視界の変化量を少なくするためにアイポイントＰ４の前後方向の移動量を最小とする前記曲線Ｍ２に沿ってシート１０を移動させるようにしてある。

このとき、前記シート駆動手段２００は、運転者Ｄがインストルメント部材１８やヘッドライニングなどの車両の室内構造部材に干渉すること無く、かつ、ペダル操作に支障を生ずることが無い程度にシート１０を前方限界位置に移動させることが望ましい。

ところで、前記図３のフローチャートによる制御にあって、図２に示したシートスライド駆動制御部１０５、前部リフタ駆動制御部１０８、後部リフタ駆動制御部１１１は、それぞれの駆動手段１０７，１１０，１１３に駆動信号を出力し、かつ、それぞれの状態検出手段１０６，１０９，１１２の信号を入力して駆動制御を実行するようになっているが、このときの制御の流れを図７に示す。

即ち、駆動制御部の制御フローチャートは、図７に示すようにステップＳ４０によって駆動後の状態の目標値を駆動制御部で設定し、そして、駆動手段に駆動信号を送ることによりステップＳ４１でそれら駆動手段を作動する。

そして、ステップＳ４２では状態検出部で検出した状態検出値を常にモニタしつつ、前記目標値に達するまで駆動手段を駆動するようになっており、この流れは前記全ての駆動制御部１０５，１０８，１１１で共通となる。

従って、本実施形態の車両用シート装置１００および運転姿勢制御方法によれば、運転者Ｄの体格を予め定めた標準体格となる設計中央体格と比較して運転者Ｄの体格の大小を判断して、運転者のアイポイントが許容範囲に収まるように予め定めた移動軌跡となる曲線Ｍ２に沿ってシート１０を移動するようにしたので、運転者Ｄの体格を標準体格と比較して判断することにより運転者Ｄの体格判断が容易かつ確実になるとともに、運転に必要な視界を損なうことなくシート１０を移動することができる。

また、シート１０の移動軌跡を運転者Ｄの足周りの形状や後席との間の車室内空間などを考慮して決定しておくことにより、適正なアイポイントＰ４や良好な運転性を確保しつつ後席の居住性が悪化するのを低減できる。

更に、予め定めた移動軌跡に沿ってシート１０を移動制御するようにしたので、制御をより単純化して迅速なシート１０の移動が可能となる。

また、シート駆動手段２００は、体格検出演算部１０３で推定した運転者Ｄの体格が設計中央体格よりも小さい場合に、前下方視界の変化量を少なくするためにアイポイントＰ４の上下方向の移動量を最小とする前記曲線Ｍ２に沿ってシート１０を移動させるようにしたので、小体格の運転者Ｄは、シート１０が移動した場合にも前下方視界を確実に維持して、安全に車両の取り回しを行うことができる。

更に、前記シート駆動手段２００は、体格検出演算部１０３で推定した運転者Ｄの体格が設計中央体格よりも大きい場合にあっても、側方視界の変化量を少なくするためにアイポイントＰ４の前後方向の移動量を最小とする前記曲線Ｍ２に沿ってシート１０を移動させるようにしたので、大体格の運転者Ｄは、シート１０が移動した場合にも側方視界を確実に維持して、安全に車両の取り回しを行うことができる。

更にまた、前記シート駆動手段２００は、運転者Ｄが車両の室内構造部材に干渉すること無く、かつ、ペダル操作に支障を生ずることが無い程度にシート１０を前方限界位置に移動させることにより、大体格の運転者Ｄであっても後席空間が減少するのを抑制して後席の居住性を確保することができる。

ところで、本発明の車両用シート装置を前記実施形態に例をとって説明したが、この実施形態に限ることなく本発明の要旨を逸脱しない範囲で他の実施形態を各種採ることができる。

例えば、本実施形態ではヒップポイントＰ３とアイポイントＰ４との位置関係は、計算された運転者Ｄの上半身のリンク寸法とシート１０の角度設定から定まり、そのためにシート１０の設定による上半身リンクの相対角度を規定することにより、中折れ機構を備えたシートバック１２などの調節自由度に関わりなく、アイポイントＰ４位置を推定できるため適用が可能となる。

また、主としてシートバック１２のリクライニング角度の変更やリクライニング角度および中折れ機構による姿勢後傾時に、アイポイントＰ４が後下方に移動することにより視界が損なわれ、かつ、後席空間が損なわれる場合に、運転者Ｄの膝角度を変更することで前方に移動する際に有効であるが、その他の姿勢制御にあっても同様の制御を行うことで、運転者Ｄに適正な運転姿勢を提供することができる。

更に、本実施形態ではシート１０のスライド位置から運転者Ｄの身長（体格）を検出したが、シート１０の荷重分布やシートベルトの巻取り量などの情報を加えることでより精度の高い体格の推定が可能となる。また、その他の手段によりアイポイントＰ４の位置を直接検出することによっても同様の効果を得ることができる。

本発明の一実施形態における車両用シート装置のシート構成を示す側面図である。 本発明の一実施形態における車両用シート装置の駆動システムを示すブロック図である。 本発明の一実施形態における車両用シート装置による制御手順を実行するフローチャートの説明図である。 本発明の一実施形態におけるシートスライド位置と身長との関係を示すマップである。 本発明の一実施形態におけるシート移動時の運転者の姿勢変化を（ａ）〜（ｃ）によって概略的に示す概念図である。 本発明の一実施形態におけるシート移動によるヒップポイント移動軌跡の特性図である。 本発明の一実施形態における各駆動手段の制御を実行するフローチャートを示す説明図である。

符号の説明

１０ シート
１１ シートクッション
１１ａ シートクッションの前端部
１１ｂ シートクッションの後端部
１２ シートバック
１３ シートスライダ
１５ 前部リフタ
１６ 後部リフタ
１７ シートリフタ
１８ インストルメント部材（室内構造部材）
１００ 車両用シート装置
１０３ 体格検出演算部（体格検出手段）
２００ シート駆動手段
Ｄ 運転者
Ｐ４ アイポイント
Ｍ２ 曲線（移動軌跡）

Claims (5)

1. シートクッションの前後スライド位置を調節するシートスライダと、シートクッションの前部および後部の高さ位置を独立して調節するシートリフタと、を備えた車両用シート装置において、
   運転者の体格を検出する体格検出手段と、
   体格検出手段で検出した体格と標準体格とを比較してその運転者の体格の大小を判断し、その判断した体格の大小に応じて、運転者のアイポイントが許容範囲に収まるように予め定めた移動軌跡に沿ってシートを移動するシート駆動手段と、を設けたことを特徴とする車両用シート装置。
2. シート駆動手段は、体格検出手段で検出した運転者の体格が標準体格よりも小さい場合に、前下方視界の変化量を少なくするためにアイポイントの上下方向の移動量を最小とする移動軌跡に沿ってシートを移動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装置。
3. シート駆動手段は、体格検出手段で検出した運転者の体格が標準体格よりも大きい場合に、側方視界の変化量を少なくするためにアイポイントの前後方向の移動量を最小とする移動軌跡に沿ってシートを移動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装置。
4. シート駆動手段は、運転者が車両の室内構造部材に干渉すること無く、かつ、ペダル操作に支障を生ずることが無い程度にシートを前方限界位置に移動させることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１つに記載の車両用シート装置。
5. 運転者の体格を検出して標準体格と比較し、その比較した体格の大小に応じて、運転者のアイポイントが許容範囲に収まるように予め定めた移動軌跡に沿ってシートを移動することを特徴とする運転姿勢制御方法。