JP2008001289A - 車両用シート制御装置および車両用シート制御方法 - Google Patents

Abstract

【課題】操作性を損なうことなく乗員の頭部の共振を抑制することにより、乗り心地の向上を図る。
【解決手段】乗員の加速要求に応じて車両に生じる前後加速度の変化に対応したシート状態の変化を規定する駆動パターンが設定される。駆動量演算部３０ｅ，５０ｄは、設定された駆動パターンに従ってアクチュエータ２０，４０の駆動量を算出し、この算出された駆動量に基づいて、アクチュエータ２０，４０を制御する。この場合、駆動パターンは、シート状態の変化開始タイミングが、乗員の加速要求に応じて車両に前後方向の加速度が生じるタイミングよりも前になるように規定されている。
【選択図】図１

Description

本発明は、乗員が着席する車両用シートの状態を制御する車両用シート制御装置およびその制御方法に関する。

車両が加速する場合、車両には前後方向への加速度が生じ、この加速度はシートを介して乗員に伝わる。人間の頭部には共振周波数が存在し、２Ｈｚ付近でもっとも共振することが知られている。そのため、車両の前後加速度の変化（波形）に２Ｈｚ付近の成分が多く含まれている場合、乗員の頭部が共振し、乗り心地が悪化するため、乗員が不快感を覚える可能性がある。

そのため、エンジンの出力トルク波形に２Ｈｚ付近の成分が含まれないように吸気量制御を行うことが考えられるが、このような吸気量制御を行った場合には、これを行わない場合と比較して、出力トルク波形の傾きが小さくなる。そのため、加速性能を悪化させてしまう虞がある。

そこで、乗員が着席するシートのシート状態を調整し、乗員頭部の共振を抑制することにより、乗り心地の向上を図ることが考えられる。例えば、特許文献１には、車体から伝わる振動に対してシートを逆位相で駆動することにより、振動を抑制する装置が開示されている。このような手法を車両の前後加速度に対して応用し、乗員頭部の共振を抑制することも考えられる。
特開平０６−１４４０９３号公報

しかしながら、車両において、上下方向の振動の加速度は周期的であるものの、加速時の前後方向の加速度は一方向（前向き）である。そのため、この前後方向の加速度に対してシートを逆位相で駆動した場合、シート、すなわち、乗員の上体は車両に対して後方へ移動し続けることとなる。そのため、ステアリングとの距離が増大し、これにより、操作性に悪影響を及ぼしてしまう可能性がある。

本発明はかかる事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、操作性を損なうことなく乗員の頭部の共振を抑制することにより、乗り心地の向上を図ることである。

かかる課題を解決するために、本発明は、車速検出手段と、アクセル操作量検出手段と、加速要求判定手段と、シート調整手段と、設定手段と、制御手段とを有する車両用シート制御装置を提供する。ここで、車速検出手段は、車両の車速を検出する。アクセル操作量検出手段は、乗員のアクセル操作量を検出する。加速要求判定手段は、車速検出手段によって検出された車速と、アクセル操作量検出手段によって検出されたアクセル操作量とに基づいて、乗員の加速要求を判定する。シート調整手段は、乗員の上半身を支持するシートのシート状態を調整する。設定手段は、加速要求判定手段によって乗員の加速要求が判定された場合、車速検出手段によって検出された車速と、アクセル操作量検出手段によって検出されたアクセル操作量とに基づいて、乗員の加速要求に応じた車両の前後加速度の変化に対応した、前記シートの前後方向への駆動パターンを設定する。制御手段は、設定手段によって設定された駆動パターンに従って、シート調整手段を制御する。この場合、駆動パターンは、シートの駆動開始タイミングが、乗員の加速要求に応じて車両に前後加速度が生じるタイミングよりも前になるように規定されている。

本発明によれば、乗員の加速要求に応じて車両に前後加速度が生じるタイミングよりも前にシートの駆動を開始するとともに、予測される車両の前後加速度に含まれる頭部共振周波数帯成分に合わせてシートを駆動することが可能となる。そのため、操作性を確保したまま頭部の共振を低減することが可能となる。これにより、乗員の乗り心地の向上を図ることができる。

（第１の実施形態）
図１は、本発明の第１の実施形態にかかる車両用シート制御装置の全体構成を示す説明図である。この車両用シート制御装置は、車両の運転状況に応じてシートの状態を制御する装置であり、シート１０と、コントローラ３０とを主体に構成される。

シート１０は、乗員の頭部を支持するヘッドレスト１１と、乗員の背中から腰部を支持するシートバック１２と、乗員の臀部および大腿部を支持するシートクッション１３とで構成される。本実施形態において、シート１０のシートバック１２には可動機構が取り付けられており、これにより、シート１０（具体的には、シートバック１２）の状態を自在に調整することができる。

シートバック１２において、乗員を支持する乗員支持面１２ａの上方部分には、乗員の背中をサポートするサポート部１４が設けられている。このサポート部１４は、例えば、シート１０のメインフレームに固定されたアクチュエータ２０によって保持される。アクチュエータ２０は、後述するコントローラ３０によって制御され、前後方向に移動可能な可動部を動作（駆動）させることにより、サポート部１４の相対位置を変更する。アクチュエータ２０の駆動に応じてシートバック１２の上方部分（すなわち、サポート部１４）を車両の前後方向に移動させることにより、車両に対して相対的な加速度を発生させ、これにより、車両に対するシートバック１２の加速度を補正することができる。

コントローラ３０は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、Ｉ／Ｏインターフェースを主体に構成されたマイクロコンピュータを用いることができる。コントローラ３０は、ＲＯＭに格納された制御プログラムに従い各種の演算を行い、これにより、シート状態を調整するアクチュエータ２０を制御し、シート１０（具体的には、シートバック１２）の状態を制御する。本実施形態との関係において、コントローラ３０は、乗員による加速要求が生じた場合には、シートバック１２の乗員支持面１２ａにおける前後加速度の傾き（単位時間あたりの加速度の変化量）が、車両の前後加速度の傾きよりも小さくなるように、アクチュエータ２０を制御して、車両に対するシートバック１２の加速度を補正する。

このコントローラ３０には、車両の運転状況を検出するために、各種センサ３１，３０からの検出信号が入力されている。アクセル操作量センサ３１は、乗員（ドライバ）によるアクセル操作量ＡＰＯを検出するセンサであり、本実施形態では、アクセルペダルＡＰの踏込量を検出する。車速センサ３２は、車両の車速Ｖを検出する。

図２は、コントローラ３０のブロック構成図である。コントローラ３０は、これを機能的に捉えた場合、加速要求量演算部３０ａと、加速要求判定部３０ｂと、ピーク到達時間演算部３０ｃと、駆動量補正ゲイン演算部３０ｄと、駆動量演算部３０ｅとを有する。

加速要求量演算部３０ａは、アクセル操作量センサ３１によって検出されたアクセル操作量ＡＰＯと、車速センサ３２によって検出された車速Ｖとに基づいて、加速要求量ＤＡＰＯを算出する。この加速要求量ＤＡＰＯは、乗員のアクセル操作を通じた車両への加速要求の程度を示している。加速要求判定部３０ｂは、加速要求量ＤＡＰＯに基づいて、乗員が加速を要求しているか否かを判定し、この判定結果に応じて、加速判定フラグＦａを設定する。乗員が加速を要求していると判定された場合には、加速判定フラグＦａに「１」がセットされ、乗員が加速を要求していないと判定された場合には、加速判定フラグＦａに「０」がセットされる。

ピーク到達時間演算部３０ｃは、加速判定フラグＦａに「１」がセットされていることを前提に、加速要求量ＤＡＰＯに基づいて、ピーク到達時間ＴＧＰを算出する。このピーク到達時間ＴＧＰは、乗員の加速要求に応じて、車両の前後加速度が立ち上がるタイミングから、この前後加速度が最大値（ピーク）に到達するタイミングまでの時間を示す。駆動量補正ゲイン演算部３０ｄは、加速判定フラグＦａに「１」がセットされていることを前提に、加速要求量ＤＡＰＯに基づいて、アクチュエータ２０の駆動量ＴＡＢを決定するための駆動量補正ゲインＧＨＯＳを算出する。駆動量演算部３０ｅは、加速判定フラグＦａに「１」がセットされていることを前に、ピーク到達時間ＴＧＰと駆動量補正ゲインＧＨＯＳとに基づいて、アクチュエータ２０の駆動量ＴＡＢを算出する。駆動量ＴＡＢが算出されると、これに対応した制御信号がアクチュエータ２０に対して出力され、これにより、アクチュエータ２０が駆動量ＴＡＢに応じて駆動する。アクチュエータ２０の駆動量ＴＡＢは、予め設定された初期位置からのサポート部１４の変化量に対応しており、サポート部１４の状態は、駆動量ＴＡＢに応じて初期位置から変更される。駆動量演算部３０ｅにおいて、駆動量ＴＡＢが算出されないケースでは、サポート部１４は初期位置を保持する（或いは、初期位置に戻る）。

図３は、本実施形態にかかる車両用シートの制御処理の手順を示すフローチャートである。このフローチャートに示す処理は、所定の間隔毎に呼び出され、コントローラ３０によって実行される。まず、ステップ１（Ｓ１）において、アクセル操作量センサ３１によって検出されるアクセル操作量ＡＰＯと、車速センサ３２によって検出される車速Ｖとが読み込まれる。

ステップ２（Ｓ２）において、加速要求量演算部３０ａは、加速要求量ＤＡＰＯを算出する。具体的には、加速要求量演算部３０ａは、まず、車速Ｖを参照し、加速判定アクセル操作量を算出する。この加速判定アクセル操作量は、車速Ｖを維持するために必要なアクセル操作量ＡＰＯを示すものであり、例えば、図４の符号Ａで示す実線のような傾向となっている。そのため、車速Ｖと、これに対応する加速判定アクセル操作量との関係を実験やシミュレーションを通じて予め取得しておくことにより、コントローラ３０のＲＯＭには、これらの対応関係が規定されたマップ或いは計算式が格納されている。加速要求量演算部３０ａは、マップ或いは計算式を用いた上で、車速Ｖから加速判定アクセル操作量を算出する。

検出値である車速Ｖを維持するために必要なアクセル操作量ＡＰＯ、すなわち、加速判定アクセル操作量が算出されると、加速要求量演算部３０ａは、検出値であるアクセル操作量ＡＰＯから、算出された加速判定アクセル操作量を減算することにより、加速要求量ＤＡＰＯを算出する。この加速要求量ＤＡＰＯによれば、その値が正となることにより、乗員が車速Ｖの増加を要求した、すなわち、加速を要求したアクセル操作を行っていることが判定できる。

なお、頭部の共振が小さいような微小なアクセル操作では、シート状態を変更しないようにするために、例えば、図４の符号Ｂの破線で示すように、加速判定アクセル操作量は、車速Ｖを一定に維持するためのアクセル操作量よりも大きな値となるように設定してもよい。

ステップ３（Ｓ３）において、加速要求判定部３０ｂは、乗員が加速を要求しているか否かを判定する。加速要求判定部３０ｂは、加速要求量ＤＡＰＯを参照し、これが正の値である場合には、乗員が加速を要求していると判定し、加速判定フラグＦａに「１」をセットする。このケースでは、ステップ３において肯定判定されるため、ステップ４（Ｓ４）に進む。一方、加速要求判定部３０ｂは、加速要求量ＤＡＰＯが０以下の場合には、乗員が加速を要求していないと判定し、加速判定フラグＦａに「０」をセットする。このケースでは、ステップ３において否定判定されるため、ステップ４以降の処理をスキップして、本ルーチンを抜ける。

ステップ４において、ピーク到達時間演算部３０ｃは、ピーク到達時間ＴＧＰを算出する。加速要求量ＤＡＰＯと、ピーク到達時間ＴＧＰとの間には、図５に示すような相関がある。そのため、加速要求量ＤＡＰＯと、これに対応するピーク到達時間ＴＧＰとの関係を実験やシミュレーションを通じて予め取得しておくことにより、コントローラ３０のＲＯＭには、これらの対応関係が規定されたマップ或いは計算式が格納されている。ピーク到達時間演算部３０ｃは、マップ或いは計算式を用いた上で、加速要求量ＤＡＰＯからピーク到達時間ＴＧＰを算出する。

ステップ５（Ｓ５）において、駆動量補正ゲイン演算部３０ｄは、加速要求量ＤＡＰＯに基づいて、駆動量補正ゲインＧＨＯＳを算出する。乗員の加速要求に応じてシート１０の状態を制御する場合、乗員の頭部の共振を抑制するといった観点によれば、車両の前後加速度の変化（波形）に含まれる頭部共振周波数帯成分と対応して、サポート部１４の移動量、すなわち、アクチュエータ２０の駆動量ＴＡＢを設定する必要がある。乗員の加速要求量ＤＡＰＯが大きい場合には、車両の前後加速度の変化も大きいので、これに応じて、アクチュエータ２０の駆動量ＴＡＢを設定することが望ましい。そのため、駆動量補正ゲインＧＨＯＳを用いることにより、加速要求量ＤＡＰＯに応じた駆動量ＴＡＢとなるように調整する。そこで、実験やシミュレーションを通じて、図６に示すように、加速要求量ＤＡＰＯと、これに対応する駆動量補正ゲインＧＨＯＳとの関係を予め設定し、これらの対応関係を規定したマップ或いは計算式をコントローラ３０のＲＯＭに格納しておく。駆動量補正ゲイン演算部３０ｄは、マップ或いは計算式を用いた上で、加速要求量ＤＡＰＯから駆動量補正ゲインＧＨＯＳを算出する。

ステップ６（Ｓ６）において、駆動量演算部３０ｅは、ピーク到達時間ＴＧＰおよび駆動量補正ゲインＧＨＯＳに基づいて、アクチュエータ２０の駆動量ＴＡＢを算出する。駆動量ＴＡＢの算出では、基本加速度補正パターンを用い、車両に対するシートバック１２の相対的な加速度を補正する加速度補正量ＡＨＯＳを算出し、そして、この加速度補正量ＡＨＯＳからアクチュエータ２０の駆動量ＴＡＢを算出する。

図７は、加速度補正パターンの基本形である基本加速度補正パターンの説明図である。この基本加速度補正パターンには、時間と、この時間の推移に対応する、シートバック１２の加速度補正量ＡＨＯＳを決定するための基準値である加速度補正係数ＡＨＯＳ０との関係が規定されている。ここで、車両前方向への加速度補正量ＡＨＯＳを正とし、車両後方向への加速度補正量ＡＨＯＳを負とする。

同図において、時間Ｔ１は、乗員が加速要求を開始したタイミングから、車両の前後加速度が立ち上がるタイミングまでの時間（以下「立ち上がり開始時間」という）であり、本実施例では０．２ｓｅｃで固定としている。ただし、立ち上がり開始時間は、厳密にはエンジン回転数等により変化するので、エンジン回転数等を参照して、この値を補正するようにしてもよい。一方、時間Ｔ２は、車両の前後加速度が立ち上がるタイミングから、車両の前後加速度の傾きが最大となるタイミングまでの時間（以下「最大変化率到達時間」という）である。また、時間Ｔ３は、車両の前後加速度が立ち上がるタイミングから、車両の前後加速度が最大（ピーク）に到達するタイミングまでの時間（以下「ピーク到達時間」という）である。時間Ｔ４は、車両の前後加速度が立ち上がるタイミングから、加速度補正パターンの設定の終了タイミングまでの時間（以下「補正設定時間」という）である。基本加速補正パターンにおいて、これらの時間Ｔ２〜Ｔ４は、ピーク到達時間Ｔ３で正規化された時間として設定されている。

また、本実施形態では、最大変化率到達時間Ｔ２とピーク到達時間Ｔ３との関係は一定とし（例えば、車両の仕様によって決定する）、さらに、補正設定時間Ｔ４とピーク到達時間Ｔ３との関係も固定とする（例えば、設計者が任意に決定する）。

（数式１）
Ｔ２＝ｔ２／ｔ３＝α（α＜１）
Ｔ３＝１
Ｔ４＝ｔ４／ｔ３＝β（β＞１）
同数式において、ｔ２は実際の最大変化率到達時間であり、ｔ３は実際のピーク到達時間であり、ｔ４は実際の補正設定時間である。ここで、αとβには固定値（例えば、α＝０．３，β＝１．５）を設定する。ただし、Ｔ２〜Ｔ３を個別に設定するようにしてもよい。

基本加速度補正パターンは、実験やシミュレーションを通じて、一般的なドライバの加速要求に対する車両の前後加速度変化に基づいて、シートバック１２の乗員支持面１２ａにおける前後加速度の傾きが、車両の前後加速度の傾きよりも小さくなるように、すなわち、頭部の共振を抑制するように、シートバック１２の加速度補正量ＡＨＯＳの基準値（加速度補正係数ＡＨＯＳ０）が決定されたものである。この基本加速度補正パターンでは、正規化されたＴ２〜Ｔ４の時間軸（横軸）に対付けて、加速度補正係数ＡＨＯＳ０が設定されている。

具体的には、基本加速度補正パターンにおいて、加速度補正係数ＡＨＯＳ０は、乗員の加速要求の開始タイミングから時間Ｔ１が経過したタイミングＸ１（車両の前後加速度が立ち上がるタイミング）で最大となる。そして、タイミングＸ１から正規化時間Ｔ２が経過したタイミングＸ２（車両の前後加速度の傾きが最大となるタイミングに相当）において、加速度補正係数ＡＨＯＳ０は、０となる。つぎに、タイミングＸ１から正規化時間Ｔ３が経過したタイミングＸ３（車両の前後加速度が最大となるタイミングに相当）の前に、加速度補正係数ＡＨＯＳ０は最小値となり、タイミングＸ１から正規化時間Ｔ４が経過したタイミングＸ４（補正パターンの設定の終了タイミングに相当）において、加速度補正係数ＡＨＯＳ０は０に戻る。基本加速度補正パターン、すなわち、正規化時間と、加速度補正係数ＡＨＯＳ０との対応関係は、例えば、テーブルとして、コントローラ３０のＲＯＭに格納されている。

ステップ６において、駆動量演算部３０ｅは、図７に示す基本加速度補正パターンの正規化時間Ｔ２〜Ｔ４に、ピーク到達時間ＴＧＰを乗じる。これにより、図７に示す基本加速度補正パターンの正規化された時間軸（横軸）が、乗員の加速要求量ＤＡＰＯから予測される車両の前後加速度の変化に対応した実時間軸に変換され、加速度補正係数テーブルが作成される（時間Ｔ１は実時間（本実施形態では、０．２ｓｅｃ）を設定しているので変換の必要はない）。

駆動量演算部３０ｅは、作成された加速度補正係数テーブルを参照し、加速判定フラグＦａに「１」がセットされたタイミングからの経過時間に基づいて、加速度補正係数ＡＨＯＳ０を算出する。そして、この加速度補正係数ＡＨＯＳ０に駆動量補正ゲインＧＨＯＳを乗じる。これにより、乗員の加速要求量ＤＡＰＯから予測される車両の前後加速度の変化に含まれる頭部共振周波数帯成分に対応した加速度補正量ＡＨＯＳが算出される。

そして、駆動量演算部３０ｅは、得られた加速度補正量ＡＨＯＳを、加速判定フラグＦａに「１」がセットされたタイミングを基準に積分して速度補正量を算出し、さらに積分して変位補正量、すなわち、アクチュエータ２０の駆動量ＴＡＢを算出する。換言すれば、上述した加速度補正係数テーブルは、乗員の加速要求に応じた車両の前後加速度の変化に対応したシートバック１２の前後方向への駆動パターンとして機能する。ここで、この加速度補正係数テーブルは、車両に対するシートバック１２の乗員支持面１２ａの相対的な前後加速度の変化量を規定する基本パターン、すなわち、図７に示す基本加速度補正パターンを修正することによって設定される。

図８は、本実施形態にかかるシート制御処理におけるタイミングチャートである。同図において、（ａ）はアクセル操作量ＡＰＯを示し、（ｂ）は車両の前後加速度および車速Ｖを示し、（ｃ）は加速度補正量ＡＨＯＳを示し、（ｄ）はアクチュエータ２０の駆動量ＴＡＢ、（ｅ）シートバック１２の乗員支持面１２ａの前後加速度を示す。なお、同図（ｄ）において、アクチュエータ２０の駆動量ＴＡＢは、その値が正である場合には、サポート部１４を初期位置から前方への移動させることを表している。

まず、時刻ｔ１において乗員（ドライバ）がアクセルペダルＡＰを踏み込むことにより、同図（ａ）の符号Ａ１の実線で示すように、アクセル操作量ＡＰＯが増加する。同図（ｂ）の符号Ｂ１の実線で示すように、車両の加速に応じて、時刻ｔ２において加速度が立ち上がり、そして、同図（ｂ）の符号Ｂ２の破線で示すように、車速Ｖが増加する。この際、時刻ｔ１において、アクセル操作量ＡＰＯが、同図（ｂ）の符号Ｂ２の破線で示す車速Ｖから算出された加速判定アクセル操作量（同図（ａ）の符号Ａ２の破線）よりも大きくなり、加速判定フラグＦａに「１」がセットされる。

加速判定フラグＦａに「１」がセットされると、同図（ｃ）の符号Ｃ１の実線で示すように、加速度補正量ＡＨＯＳが算出される。この加速度補正量ＡＨＯＳは、同図（ｂ）の符号Ｂ１の実線で示す車両の前後加速度の変化に対応して算出される。すなわち、加速度補正量ＡＨＯＳは、車両の前後加速度が立ち上がる時刻ｔ２においてその値が最大となり、車両の前後加速度の傾きが最大となる時刻ｔ３において、その値が０となる。また、加速度補正量ＡＨＯＳは、車両の前後加速度が最大となる時刻ｔ４よりも前において、その値が最小となり、時刻ｔ４よりも後の補正終了時刻ｔ５において、その値が０となる。

そして、同図（ｄ）の符号Ｄ１の実線で示すように、加速度補正量ＡＨＯＳを実現するためのアクチュエータ２０の駆動量ＴＡＢが算出される。ここで、時刻ｔ１以降は、算出された駆動量ＴＡＢに応じて、アクチュエータ２０の可動部が初期位置から移動した状態になるので、補正終了時刻ｔ５以降は、緩やかに初期位置に復帰させる。そのため、加速度補正量ＡＨＯＳは、同図（ｃ）の符号Ｃ１の実線で示す加速度補正量ＡＨＯＳに加え、同図（ｃ）の符号Ｃ２の破線で示すように、補正終了時刻ｔ５以降で再び正の値をとる。

このような一連のアクチュエータ２０の駆動量ＴＡＢに従い、アクチュエータ２０を駆動することにより、シートバック１２の乗員支持面１２ａの前後加速度は、同図（ｅ）の符号Ｅ１の点線で示す車両の前後加速度の変化と対応して、同図（ｃ）の符号Ｃ１の実線および符号Ｃ２の破線で示す加速度補正量ＡＨＯＳで補正されることになり、同図（ｅ）の符号Ｅ２の実線で示す傾向となる。そのため、シートバック１２の乗員支持面１２ａの前後加速度が、車両の前後加速度よりも小さくなり（滑らかになり）、これにより、頭部共振周波数帯成分が低減され、頭部の共振が抑制されることとなる。

このように、車両用シート制御装置は、車速検出手段と、アクセル操作量検出手段と、加速要求判定手段と、シート調整手段と、設定手段と、制御手段とを主体に構成されている。ここで、車速検出手段は、車両の車速Ｖを検出する機能を担っており、本実施形態では、車速センサ３２がこれに該当する。アクセル操作量検出手段は、乗員のアクセル操作量ＡＰＯを検出する機能を担っており、本実施形態では、アクセル操作量センサ３１がこれに該当する。加速要求判定手段は、検出された車速Ｖおよびアクセル操作量ＡＰＯに基づいて、乗員の加速要求を判定する機能を担っており、本実施形態では、加速要求判定部３０ｂがこれに該当する。シート調整手段は、乗員の上半身を支持するシートのシート状態を調整する機能を担っており、本実施形態では、アクチュエータ２０がこれに該当する。設定手段は、乗員の加速要求が判定された場合、検出された車速Ｖおよびアクセル操作量ＡＰＯに基づいて、乗員の加速要求に応じた車両の前後加速度の変化に対応した、シートの前後方向への駆動パターンを設定する機能を担っており、本実施形態では、駆動量演算部３０ｅがこれに該当する。制御手段は、設定された駆動パターンに従ってシート調整手段（本実施形態では、アクチュエータ２０）を制御する。ここで、駆動パターンは、本実施形態において、加速度補正テーブルがその機能を担っており、シートの駆動開始タイミングが、乗員の加速要求に応じて車両に前後加速度が生じるタイミングよりも前になるように規定されている。

かかる構成によれば、乗員の加速要求が判定された場合、アクセル操作量ＡＰＯと車速Ｖとに応じて（具体的には、加速要求量ＤＡＰＯに応じて）、車両の前後加速度の変化に対応した駆動パターンが設定される。これにより、乗員の加速要求に応じて車両に前後方向の加速度が生じるタイミングよりも前にシートを前後方向に駆動させるとともに、予測される車両の前後加速度に含まれる頭部共振周波数帯成分に合わせてシート状態を制御することが可能となる。そのため、このシートの前後方向への駆動に応じて、車両の前後加速度による乗員の頭部の共振を低減するようにシート状態を制御することができる。これにより、乗員を通常状態（シートバック１２（サポート部１４）の初期位置における乗員の状態）よりも後方に移動させることなく、操作性を確保したまま頭部の共振を低減することができる。その結果、乗員の乗り心地の向上を図ることができる。

本実施形態において、シート調整手段は、乗員の背中を支持するシートバック１２の乗員支持面を前後方向に移動させるアクチュエータ２０である。これにより、車両に対するシートバック１２の乗員支持面１２ａの相対的な前後加速度を調整することができるので、頭部の共振を抑制することが可能となる。

また、本実施形態において、設定手段である駆動量演算部３０ｅは、検出された車速Ｖおよびアクセル操作量ＡＰＯによって決まる、車両の前後加速度の傾きが最大となる第１タイミングと、車両の前後加速度が最大となる第２タイミングとを少なくとも基準として、車両に対する乗員支持面１２ａの相対的な前後加速度を、乗員の加速要求の開始タイミングから第１タイミングまでの期間において前向き、第１タイミングから第２タイミングを含む期間において後向き、および、第２タイミング以降において前向きとして規定した基本パターン（本実施形態では、基本加速度補正パターン）を有している。この場合、駆動量演算部３０ｅは、検出された車速Ｖおよびアクセル操作量ＡＰＯに応じて予測される車両の前後加速度に含まれる、乗員の頭部の共振周波数帯成分に対応して基本パターンを修正することにより、駆動パターンを設定する。

かかる構成によれば、乗員の加速要求が判定された場合、シートバック１２の乗員支持面１２ａの前後加速度は、基本パターンに従って、車両の前後加速度よりも大きくされ、車両の前後加速度が最大値に到達するタイミングでは逆に小さくされ、その後再び大きくされる。このような基本パターンを、車両の前後加速度に含まれる頭部共振周波数帯成分に合わせて修正することにより、シートバック１２の乗員支持面１２ａの前後加速度を車両の前後加速度よりも緩やかにすることができ、頭部の共振を低減することができる。

（第２の実施形態）
図９は、本発明の第２の実施形態にかかる車両用シート制御装置の全体構成を示す説明図である。この車両用シート制御装置は、車両の運転状況に応じてシートの状態を制御する装置であり、シート１０と、コントローラ５０とを主体に構成される。

シート１０は、乗員の頭部を支持するヘッドレスト１１と、乗員の背中から腰部を支持するシートバック１２と、乗員の臀部および大腿部を支持するシートクッション１３とで構成される。本実施形態において、シート１０のヘッドレスト１１には可動機構が取り付けられており、これにより、シート１０（具体的には、ヘッドレスト１１）の状態を自在に調整することができる。

ヘッドレスト１１は、例えば、シート１０のメインフレームに固定されたアクチュエータ４０によって保持される。アクチュエータ４０は、後述するコントローラ５０によって制御され、前後方向に移動可能な可動部を動作（駆動）させることにより、ヘッドレスト１１の相対位置を変更する。アクチュエータ４０の駆動に応じてヘッドレスト１１を車両の前後方向に移動させることにより、乗員の頭部の後方移動を抑制することができる。

コントローラ５０は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、Ｉ／Ｏインターフェースを主体に構成されたマイクロコンピュータを用いることができる。コントローラ５０は、ＲＯＭに格納された制御プログラムに従い各種の演算を行い、これにより、シート状態を調整するアクチュエータ４０を制御し、シート１０（具体的には、ヘッドレスト１１）の状態を制御する。本実施形態との関係において、コントローラ５０は、乗員による加速要求が生じた場合には、頭部の共振を低減するように、ヘッドレスト１１を前方に移動させて乗員の頭部の後方移動を抑制する。このコントローラ５０には、第１の実施形態と同様、アクセル操作量センサ３１および車速センサ３２からの検出値ＡＰＯ，Ｖが入力されている。

図１０は、コントローラ５０のブロック構成図である。コントローラ５０は、これを機能的に捉えた場合、加速要求量演算部５０ａと、加速要求判定部３０ｂと、ピーク到達時間演算部５０ｃと、駆動量演算部３０ｅとを有する。

加速要求量演算部５０ａは、第１の実施形態に示す加速要求量演算部３０ａと同様、アクセル操作量センサ３１によって検出されたアクセル操作量ＡＰＯと、車速センサ３２によって検出された車速Ｖとに基づいて、加速要求量ＤＡＰＯを算出する。加速要求判定部５０ｂは、第１の実施形態に示す加速要求判定部３０ｂと同様、加速要求量ＤＡＰＯに基づいて、乗員が加速を要求しているか否かを判定し、この判定結果に応じて、加速判定フラグＦａを設定する。

ピーク到達時間演算部５０ｃは、第１の実施形態に示すピーク到達時間演算部３０ｃと同様、加速判定フラグＦａに「１」がセットされていることを前提に、加速要求量ＤＡＰＯに基づいて、ピーク到達時間ＴＧＰを算出する。駆動量演算部５０ｄは、加速判定フラグＦａに「１」がセットされていることを前提に、ピーク到達時間ＴＧＰと駆動量補正ゲインＧＨＯＳとに基づいて、アクチュエータ４０の駆動量ＴＡＨを算出する。駆動量ＴＡＨが算出されると、これに対応した制御信号がアクチュエータ４０に対して出力され、これにより、アクチュエータ４０が駆動量ＴＡＨに応じて駆動する。アクチュエータ４０の駆動量ＴＡＨは、予め設定された初期位置からのヘッドレスト１１の変化量に対応しており、ヘッドレスト１１の状態は、駆動量ＴＡＨに応じて初期位置から変更される。駆動量演算部５０ｄにおいて、駆動量ＴＡＨが算出されないケースでは、ヘッドレスト１１は初期位置を保持する（或いは、初期位置に戻る）。

図１１は、本実施形態にかかる車両用シートの制御処理の手順を示すフローチャートである。このフローチャートに示す処理は、所定の間隔毎に呼び出され、コントローラ５０によって実行される。

ステップ１０（Ｓ１０）において、アクセル操作量センサ３１によって検出されるアクセル操作量ＡＰＯと、車速センサ３２によって検出される車速Ｖとが読み込まれる。ステップ１１（Ｓ１１）において、加速要求量演算部５０ａは、加速要求量ＤＡＰＯを算出する。この加速要求量ＤＡＰＯは、第１の実施形態におけるステップ２と同様の処理によって算出される。

ステップ１２（Ｓ１２）において、加速要求判定部５０ｂは、乗員が加速を要求しているか否かを判定する。加速要求判定部５０ｂは、加速要求量ＤＡＰＯを参照し、これが正の値である場合には、乗員が加速を要求していると判定し、加速判定フラグＦａに「１」をセットする。このケースでは、ステップ１２において肯定判定されるため、ステップ１３（Ｓ１３）に進む。一方、加速要求判定部５０ｂは、加速要求量ＤＡＰＯが０以下の場合には、乗員が加速を要求していないと判定し、加速判定フラグＦａに「０」をセットする。このケースでは、ステップ１２において否定判定されるため、ステップ１３以降の処理をスキップして、本ルーチンを抜ける。

ステップ１３において、ピーク到達時間演算部５０ｃは、ピーク到達時間ＴＧＰを算出する。このピーク到達時間ＴＧＰは、第１の実施形態におけるステップ４と同様の処理によって算出される。

ステップ１４（Ｓ１４）において、駆動量演算部５０ｄは、ピーク到達時間ＴＧＰに基づいて、アクチュエータ４０の駆動量ＴＡＨを算出する。具体的には、駆動量演算部５０ｄは、加速判定フラグＦａに「１」がセットされたタイミングからの経過時間が、立ち上がり開始時間以下となる非応答域において、駆動量ＴＡＨを０から増加させ、非応答領域の終了タイミングからの経過時間がピーク到達時間以下となるレスポンス域において、駆動量ＴＡＨを一定とさせ、かつ、レスポンス域終了後において、駆動量ＴＡＨが予め設定された減少率に従って０まで減少するような、車両の前後加速度の変化に対応した駆動パターンに従って、アクチュエータ２０の駆動量ＴＡＢを算出する。なお、本実施形態において、加速判定フラグＦａに「１」がセットされたタイミングから、車両の前後加速度が立ち上がり始めるタイミングまでの時間、すなわち、立ち上がり開始時間は予め設定されており、例えば、０．２ｓｅｃの固定値としている。

本実施形態において、アクチュエータ４０の最大駆動量、すなわち、ヘッドレスト１１の前方への最大の移動量は乗員の姿勢に関係なく一定としている。しかしながら、ヘッドレストの乗員頭部支持面に乗員の頭部が接触したことを検出するセンサを備えて、乗員の頭部が接触したことを検出した場合にアクチュエータの駆動を停止するようにすれば、乗員の姿勢に応じた制御を行うことが可能となる。また、立ち上がり開始時間は、厳密にはエンジン回転数等により変化するので、エンジン回転数等を参照して、この値を補正するようにしてもよい。

図１２は、本実施形態にかかるシート制御処理におけるタイミングチャートである。同図において、（ａ）はアクセル操作量ＡＰＯを示し、（ｂ）は車両の前後加速度および車速Ｖを示し、（ｃ）はヘッドレスト１１の前方への移動量（すなわち、アクチュエータ４０の駆動量ＴＡＨ）を示す。

まず、時刻ｔ１において乗員（ドライバ）がアクセルペダルＡＰを踏み込むことにより、同図（ａ）の符号Ａ１の実線で示すように、アクセル操作量ＡＰＯが増加する。同図（ｂ）の符号Ｂ１の実線で示すように、車両の加速に応じて、時刻ｔ２において加速度が立ち上がり、そして、同図（ｂ）の符号Ｂ２の破線で示すように、車速Ｖが増加する。この際、時刻ｔ１において、アクセル操作量ＡＰＯが、同図（ｂ）の符号Ｂ２の破線で示す車速Ｖから算出された加速判定アクセル操作量（同図（ａ）の符号Ａ２の破線）よりも大きくなり、加速判定フラグＦａに「１」がセットされる。

加速判定フラグＦａに「１」がセットされると、同図（ｃ）の符号Ｃ１の実線で示すように、車両の前後加速度が立ち上がる時刻ｔ２まで、アクチュエータ４０の駆動量ＴＡＨが増加して、ヘッドレスト１１が前方に移動する。つぎに、時刻ｔ２以降は、車両の前後加速度が最大となる時刻ｔ３までアクチュエータ４０の駆動量ＴＡＨは一定となり、ヘッドレスト１１は現在の位置で固定される。そして、時刻ｔ３以降は、設定された減少率で駆動量ＴＡＨが減少して、ヘッドレスト１１は所定の速度で初期位置に復帰する。

このように本実施形態によれば、設定手段および制御手段として機能する駆動量演算部５０ｄによって、乗員の加速要求が判定された場合、アクセル操作量ＡＰＯと車速Ｖとに応じて（具体的には、加速要求量ＤＡＰＯに応じて）、車両の前後加速度の変化に対応した駆動パターンが設定される。これにより、乗員の加速要求に応じて車両に前後方向の加速度が生じるタイミングよりも前にシートを前後方向に駆動させるとともに、乗員の頭部の後退に合わせてシート状態を制御することが可能となる。そのため、このシートの前後方向への駆動に応じて、車両の前後加速度による乗員の頭部の共振を低減するようにシート状態を制御することができる。これにより、乗員を通常状態よりも後方に移動させることなく、操作性を確保したまま頭部の共振を低減することができる。その結果、乗員の乗り心地の向上を図ることができる。

また、本実施形態において、シート調整手段は、乗員の頭部を支持するヘッドレストを前後方向に移動させるアクチュエータ４０である。これにより、車両の前後加速度に応じて乗員の頭部が後方へ移動することを抑制することができる。そのため、乗員頭部の共振を抑制することが可能となり、乗り心地の向上に寄与する。

また、本実施形態において、設定手段である駆動量演算部５０ｄは、検出された車速Ｖおよびアクセル操作量ＡＰＯによって決まる車両の前後加速度が立ち上がる第１タイミングと、車両の前後加速度が最大となる第２タイミングを少なくとも基準とし、ヘッドレスト１１を、乗員の加速要求の開始タイミングから第１タイミングまでの期間で初期位置から前方に移動させ、第２タイミング以降において初期位置に復帰させるように、駆動パターンを設定する。

かかる構成によれば、乗員の加速要求が判定されるとヘッドレスト１１を前方に移動させ、車両の前後加速度が最大値に到達するタイミング以降で元の位置に復帰させることにより、頭部共振周波数帯成分が多く含まれている期間において、後方移動を抑制するように乗員の頭部が固定される。これにより、乗員の上体を車両に対して固定した状態、すなわち、操作性を確保しつつ頭部の共振を低減することができる。

また、上述した各実施形態では、シート調整手段として、直動型のアクチュエータを例示したが、本発明はこれに限定されない。例えば、エアバッグを備え、エアバッグ内の空気圧を調整する構成や、電場等により長さが変化する繊維でシートバック表皮を形成し、シートバックの乗員支持面の張り具合を調整する構成などで、シート状態を調整してもよい。

第１の実施形態にかかる車両用シート制御装置の全体構成を示す説明図 コントローラ３０のブロック構成図 第１の実施形態にかかる車両用シートの制御処理の手順を示すフローチャート 加速要求量ＤＡＰＯの算出概念を説明する説明図 ピーク到達時間ＴＧＰの説明図 駆動量補正ゲインＧＨＯＳの説明図 加速度補正パターンの基本形である基本加速度補正パターンの説明図 第１の実施形態にかかるシート制御処理におけるタイミングチャート 第２の実施形態にかかる車両用シート制御装置の全体構成を示す説明図 コントローラ５０のブロック構成図 第２の実施形態にかかる車両用シートの制御処理の手順を示すフローチャート 第２の実施形態にかかるシート制御処理におけるタイミングチャート

符号の説明

１０ シート
１１ ヘッドレスト
１２ シートバック
１２ａ 乗員支持面
１３ シートクッション
１４ サポート部
２０ アクチュエータ
３０ コントローラ
３０ａ 加速要求量演算部
３０ｂ 加速要求判定部
３０ｃ ピーク到達時間演算部
３０ｄ 駆動量補正ゲイン演算部
３０ｅ 駆動量演算部
３１ アクセル操作量センサ
３２ 車速センサ
４０ アクチュエータ
５０ コントローラ
５０ａ 加速要求量演算部
５０ｂ 加速要求判定部
５０ｃ ピーク到達時間演算部
５０ｄ 駆動量演算部

Claims (7)

1. 車両用シート制御装置において、
   車両の車速を検出する車速検出手段と、
   乗員のアクセル操作量を検出するアクセル操作量検出手段と、
   前記車速検出手段によって検出された車速と、前記アクセル操作量検出手段によって検出されたアクセル操作量とに基づいて、乗員の加速要求を判定する加速要求判定手段と、
   乗員の上半身を支持するシートのシート状態を調整するシート調整手段と、
   前記加速要求判定手段によって乗員の加速要求が判定された場合、前記車速検出手段によって検出された車速と、前記アクセル操作量検出手段によって検出されたアクセル操作量とに基づいて、乗員の加速要求に応じた車両の前後加速度の変化に対応した、前記シートの前後方向への駆動パターンを設定する設定手段と、
   前記設定手段によって設定された駆動パターンに従って、前記シート調整手段を制御する制御手段とを有し、
   前記駆動パターンは、前記シートの駆動開始タイミングが、乗員の加速要求に応じて車両に前後加速度が生じるタイミングよりも前になるように規定されていることを特徴とする車両用シート制御装置。
2. 前記シート調整手段は、乗員の背中を支持するシートバックの乗員支持面を前後方向に移動させる手段であることを特徴とする請求項１に記載された車両用シート制御装置。
3. 前記設定手段は、
   前記車速検出手段によって検出された車速と前記アクセル操作量検出手段によって検出されたアクセル操作量とによって決まる、車両の前後加速度の傾きが最大となる第１タイミングと、車両の前後加速度が最大となる第２タイミングとを少なくとも基準として、前記車両に対する前記シートバックの乗員支持面の相対的な前後加速度を、乗員の加速要求の開始タイミングから前記第１タイミングまでの期間において前向き、前記第１タイミングから前記第２タイミングを含む期間において後向き、および、前記第２タイミング以降において前向きとして規定した基本パターンを有し、
   前記車速検出手段によって検出された車速と前記アクセル操作量検出手段によって検出されたアクセル操作量とに応じて予測される車両の前後加速度に含まれる、乗員の頭部の共振周波数帯成分に対応して前記基本パターンを修正することにより、前記駆動パターンを設定することを特徴とする請求項２に記載された車両用シート制御装置。
4. 前記シート調整手段は、乗員の頭部を支持するヘッドレストを前後方向に移動させる手段であることを特徴とする請求項１に記載された車両用シート制御装置。
5. 前記設定手段は、
   前記車速検出手段によって検出された車速と前記アクセル操作量検出手段によって検出されたアクセル操作量とによって決まる、車両の前後加速度が立ち上がる第１タイミングと、車両の前後加速度が最大となる第２タイミングとを少なくとも基準とし、前記ヘッドレストを、前記乗員の加速要求の開始タイミングから前記第１タイミングまでの期間で初期位置から前方に移動させ、前記第２タイミング以降において前記初期位置に復帰させるように、前記駆動パターンを設定することを特徴とする請求項４に記載された車両用シート制御装置。
6. 車両用シート制御装置において、
   車両の車速を検出する車速検出手段と、
   乗員のアクセル操作量を検出するアクセル操作量検出手段と、
   前記車速検出手段によって検出された車速と、前記アクセル操作量検出手段によって検出されたアクセル操作量とに基づいて、乗員の加速要求を判定する加速要求判定手段と、
   乗員の上半身を支持するシートのシート状態を調整するシート調整手段と、
   前記加速要求判定手段によって乗員の加速要求が判定された場合、乗員の加速要求に応じて車両に前後加速度が生じるタイミングよりも前に、前記シートを前後方向に駆動させるとともに、当該シートの前後方向への駆動に応じて、車両の前後加速度による乗員の頭部の共振を低減するように、前記シート調整手段を制御する制御手段と
   を有することを特徴とする車両用シート制御装置。
7. 車両用シート制御方法において、
   車両の車速を取得し、
   乗員のアクセル操作量を取得し、
   乗員の加速要求を判定した場合、前記取得した車速および前記アクセル操作量に基づいて、乗員の加速要求に応じた車両の前後加速度の変化に対応した、乗員の上半身を支持するシートの前後方向への駆動パターンを設定し、
   前記設定された駆動パターンに従って、前記シートのシート状態を制御しており、
   前記駆動パターンは、前記シートの駆動開始タイミングが、乗員の加速要求に応じて車両に前後加速度が生じるタイミングよりも前になるように規定されていることを特徴とする車両用シート制御方法。

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