JP2008168903A - 判別方法 - Google Patents

Abstract

【課題】本発明は、座部フレームに影響されることなく、安定してセンサが作用し、荷重検出を高精度に行える車両用シートを提供する。
【解決手段】 パッド１２が載置される座部フレーム１４と、座部フレーム１４の下方に配置されたセンサモジュール１５とを有している。センサモジュール１５は座部フレーム１４とは別体に構成される。センサモジュール１５は座部フレーム１４に固定されるパネルフレーム２０を有する。パネルフレーム２０の内側に平面ばね２５が設けられている。平面ばね２５は支持ばね３１ａ〜３１ｊを介してパネルフレーム２０に取り付けられる。支持ばね３１ａ〜３１ｊの近くに変位センサ３５ａ〜３５ｄが設けられている。
【選択図】図２

Description

本発明は、シートに加わる荷重を検出し、乗員および乗員の着座状態を判別する車両用シートに関する。

従来、自動車におけるエアバッグの制御やシートベルトの巻き取り制御を適切に行うために、シートに着座した乗員の荷重の検出を行うようにしたものがある。

着座荷重を検出する手段として、複数の感圧センサを配置したマット状のものをシートクッションの下に配置し、乗員の荷重検出をするものが知られている。しかし、構造が複雑になったり、他の部品と干渉するといった問題がある。

乗員の着座状態を簡単に検出するために、着座部の座部フレームと乗員の荷重が加わる荷重受け部材としての平面ばねとの間に、複数のばねと変位センサを座部フレームの周方向に取り付けることによって着座を感知するシートが知られている（例えば、特許文献１参照。）。
特開２００１−１８０３５３号公報（第１図）

しかし、前記特許文献１のようにセンサが平面ばねと座部フレームとの間に介装される構造であると、座部フレームの撓みなどがセンサの作用に影響し、シートに加わる荷重が正確に検出されない可能性がある。

従って、本発明は座部フレームの性能に関わらず安定してセンサが作用し、荷重の検出がなされる車両用シートを提供することにある。

請求項１に記載の車両用シートでは、センサモジュールは座部のメインフレームとは別体に設けられる。前記センサモジュールは、サブフレームを有し、該サブフレームは前記座部フレームの所定位置に固定される。このセンサモジュールは乗員の荷重が負荷される平面ばねなどの荷重受け部材と、該荷重受け部材と前記サブフレームとの間に介装されるばねと、前記ばねの伸び量に対応した電気信号を出力する変位センサとを備えている。これにより、メインフレームに影響されることなく変位センサの性能がセンサモジュール単独で確保される。

この発明の好ましい形態では、前記荷重受け部材はワイヤからなる左右一対の枠線を有する枠部材と、前記枠線間に張り渡されたばね要素とを含むばね構体であり、前記ばねと変位センサは前記サブフレームと前記枠線との間に介装されている。

さらにこの発明の好ましい形態では、前記変位センサには、該変位センサの検出値に基いて乗員および乗員の着座状態を判別する乗員判別手段が接続されている。これにより、乗員および乗員の着座状態が判別される。

請求項１に記載の発明によると、座部フレームの種類に関わらず変位センサの性能がセンサモジュール単独で確保されまた、座部フレームの形状精度や変形の影響を受けることなく安定して変位センサが作用し、荷重の検出を高精度に行うことができる。

請求項２に記載の発明によると、上記効果に加え、乗員の座り心地を向上することができかつ、簡単な構造なので低コストで製作することができる。

請求項３に記載の発明によると、上記効果に加え、乗員判別手段により乗員および乗員の着座状態を判別可能な車両用シートを提供することができる。

以下に本発明である車両用シートの一実施形態を、図１ないし図８を参照して説明する。図１に示す車両用シート５は、例えば自動車の前側シートに用いられる。この本車両用シート５が取り付けられる車両には、例えばエアバッグ（図示せず）が装備される。

車両用シート５は、図１に示すようにシートバック１０と着座部１１とを具備している。着座部１１は、例えばウレタンフォームで形成されるパッド１２と、パッド１２の下方に位置しかつパッド１２によって覆われる座部ユニット１３と、パッド１２の外面を覆う、カバー部材などにより構成される。座部ユニット１３は、着座部１１の骨格をなすメインフレームとして座部フレーム１４と、乗員の着座時の荷重が加わる荷重を検出するセンサモジュール１５などによって構成されている。この明細書で言う乗員とは、大人、子供、チャイルドシート、荷物などを含む概念である。

図２に示すように、センサモジュール１５はサブフレームとしてのパン状のパネルフレーム２０を有する。パネルフレーム２０は略凹形状をしている。パネルフレーム２０は、例えばリベットあるいはボルト（図示せず）によって座部フレーム１４の所定位置に固定される。

パネルフレーム２０の略中央には、乗員の着座時などに着座部１１に加わる荷重を受ける荷重受け部材としての平面ばね２５が取り付けられる。平面ばね２５はその周方向複数箇所に取り付けられる支持ばね３１ａ〜３１ｊによって、パネルフレーム２０に支持されている。平面ばね２５は図２に示すように、前後左右一対のワイヤ３２を用いて略矩形に構成された枠部材３２ａと、枠部材３２ａの内側に車幅方向に張り渡された複数の線状のばね要素３３とを備えている。この平面ばね２５は、パネルフレーム２０の側面部３４ａ，３４ｂに設ける支持ばね３１ａ〜３１ｈと、後部３４ｃに設ける支持ばね３１ｉ，３１ｊとを介して弾性的に支持されている。平面ばね２５の上にパッド１２が設けられている。支持ばね３１ａ〜３１ｊは、例えばコイルばねが採用される。

また、側面部３４ａ，３４ｂには、それぞれ平面ばね２５に加わる荷重を検出する変位センサ３５ａ〜３５ｄが取り付けられている。変位センサ３５ａ〜３５ｄは側面部３４ａ，３４ｂのそれぞれ前後に配置され、これにより平面ばね２５の前後左右に加わる荷重を検出することができるように構成されている。

これら変位センサ３５ａ〜３５ｄについて、変位センサ３５ａを代表して説明する。変位センサ３５ａは図３に示すように、センサ本体４０に回転自在に支持されたプーリ４１を有する。ワイヤロープ４２の一端がプーリ４１に接続され、ワイヤロープ４２の他端が平面ばね２５の枠部材３２ａに接続されている。さらにプーリ４１にはリターンスプリング（図示せず）が内蔵されており、プーリ４１をワイヤロープ４２を巻き取る方向に付勢している。

これにより、それぞれの変位センサ３５ａ〜３５ｄ付近の支持ばね３１ａ〜３１ｊのそれぞれの伸び量に対応してワイヤロープ４２が各プーリ４１から繰り出される。センサ本体４０には、例えば可変抵抗が組み込まれており、プーリ４１のセンサ本体４０に対する回転角度に応じた電圧が出力されるようになっている。

例えば、図４に示すように、着座部１１に荷重が加わっていない状態の支持ばね３１ｂの長さをＸ０とする。図５に示すように、荷重が加わっている状態の長さをＸ１とする。この場合、支持ばね３１ｂの伸び量はΔＸ（＝Ｘ１−Ｘ０）となり、支持ばね３１ｂの伸び量に合わせてワイヤロープ４２がプーリ４１からΔＸ分だけ繰り出される。

さらに、ワイヤロープ４２の繰り出し量に応じてプーリ４１がΔθ｛＝（ΔＸ×３６０）／２πｒ｝回転する。なお、ｒはプーリ４１のワイヤロープ４２が巻きつけられている部分の半径とする。これにより、例えば支持ばね３１ｂの伸び量ΔＸに対する回転角Δθ回転したプーリ４１の回転角度に応じた電圧が出力される。上記の変位センサ３５ａの構成要素であるセンサ本体４０、プーリ４１、ワイヤロープ４２は、他の変位センサ３５ｂ〜３５ｄも同様に備えている。

図１に示すように着座部１１の乗員を判別する手段として、乗員判別用ＥＣＵ５０が設けられている。乗員判別用ＥＣＵ５０は、図６に示すように、例えば変位センサ３５ａ〜３５ｄが接続されるセンサ入力回路５１を有する。センサ入力回路５１はアナログ信号をデジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換回路５２に接続される。

また、制御を実行するマイクロコンピュータ５３と後述するエアバッグ用ＥＣＵ５４との間の信号の授受を行うための車両通信用回路５５を有する。さらに、着座部１１の未着座データなどを記憶しておくメモリ６０と電源部６１を有する。

以上の構成を有する乗員判別用ＥＣＵ５０は、先に述べた平面ばね２５の前後左右それぞれの荷重をもとに、乗員および乗員の着座状態を判別する機能を有する。さらに、エアバック用ＥＣＵ５４を有しており、乗員判別用ＥＣＵ５０による乗員の判別結果より、エアバックの展開制御を行う機能を有する。

次に、このように構成される車両用シート５の作用を説明する。

乗員が着座部１１に着座していない状態において、支持ばね３１ｂの初期状態が変位センサ３５ａによって出力される。例えば、検出された電圧に応じた検出値Ｖ１が出力される。この検出値Ｖ１は、例えば出荷時または始動時にドアを開けたときにメモリ６０に記憶される。

乗員が着座し、平面ばね２５に荷重が加わると、支持ばね３１ｂが伸びるため、検出値Ｖ２が出力される。上記検出値Ｖ１およびＶ２は、Ａ／Ｄ変換回路５２において変換され、マイクロコンピュータ５３が支持ばね３１ｂの付近に加わる荷重に対応する変位電圧ΔＶａ（＝Ｖ２−Ｖ１）を求める。

上記の変位センサ３５ａと乗員判別用ＥＣＵ５０の作用は、他の変位センサ３５ｂ〜３５ｄについても同様であり、変位センサ３５ｂ〜３５ｄのそれぞれの付近に加わる荷重による支持ばね３１ｄ，３１ｆ，３１ｈの伸び量に対応する変位電圧ΔＶｂ〜ΔＶｄが検出される。

次に、得られた変位電圧ΔＶａ〜ΔＶｄをもとに、乗員判別用ＥＣＵ５０が図７のフローに示す制御を行う。先ずステップＳＴ１でセンサデータの読み込みを行い、ステップＳＴ２では各変位電圧ΔＶａ〜ΔＶｄの合計値Ｓ（＝ΔＶａ＋ΔＶｂ＋ΔＶｃ＋ΔＶｄ）が求められる。なお、平面ばね２５は支持ばね３１ａ〜３１ｊにより支持されており、Ｓは実際の乗員の荷重に対応する値ではないが、比例した大きさとして取り扱うことができる。また、制御プログラムでは電圧値をそのまま用いることができるが、以下の説明では特に断らない限り変位電圧ΔＶａ〜ΔＶｄを荷重として表現する。

ステップＳＴ３では、合計値Ｓが大人を判別するしきい値ａ以上であるか否かを判別する。合計値Ｓがしきい値ａ以上あると判別された場合にはステップＳＴ４に進み、そこで大人が着座したとして、その情報をエアバッグ用ＥＣＵ５４に伝送し、本ルーチンを終了する。また、合計値Ｓがしきい値ａより小さいと判別された場合にはステップＳＴ５に進む。

ステップＳＴ５では、合計値Ｓが小柄な大人をおよび子供を判別するしきい値ｂ以上であるか否かを判別し、合計値Ｓがしきい値ｂより小さいと判別された場合にはステップＳＴ６に進む。ステップＳＴ６では、さらに合計値Ｓが荷物などを判別するしきい値ｃ以上であるか否かを判別する。なお、各しきい値ａ，ｂ，ｃの大小関係はａ＞ｂ＞ｃである。

ステップＳＴ６で合計値Ｓがしきい値ｃ以上であると判別された場合にはステップＳＴ７に進み、そこで荷物などが載っていると判別して、その情報をエアバッグ用ＥＣＵ５４に伝送し、本ルーチンを終了する。合計値Ｓがしきい値ｃより小さいと判別された場合にはステップＳＴ８に進み、そこでは着座部１１には何も載っていないのと等しい未着座と判別して、その情報をエアバッグ用ＥＣＵ５４に伝送し、本ルーチンを終了する。

ステップＳＴ５で合計値Ｓがしきい値ｂ以上であると判別された場合には図８に示されるステップＳＴ９に進む。ステップＳＴ９では、左側荷重ＬＨ（＝ΔＶｃ＋ΔＶｄ）と右側荷重ＲＨ（＝ΔＶａ＋ΔＶｂ）の差の絶対値（｜ＬＨ−ＲＨ｜）が求められる。さらにその左右差の絶対値（｜ＬＨ−ＲＨ｜）が上限値ｄ以上であるか否かが判別される。

なお、検出値（｜ＬＨ−ＲＨ｜）が上限値ｄ以上である場合とは、左右の荷重分布の差が大きすぎる場合であり、例えば乗員が左右どちらかに偏って着座していることが考えられる。このような場合には、エアバッグの展開において設計通りの効果が得られなくなる虞があるため、ステップＳＴ１０に進む。そこで着座異常であると判断し、その情報を例えばエアバッグ用ＥＣＵ５４に伝送して、本ルーチンを終了する。この場合、エアバッグ用ＥＣＵ５４により着座異常の表示や警報が行われる。

ステップＳＴ９で左右差（｜ＬＨ−ＲＨ｜）が上限値ｄを越えていないと判別された場合にはステップＳＴ１１に進む。このステップＳＴ１１に進んだ場合には荷重分布の左右差に偏りがない場合である。ステップＳＴ１１では、例えば右側荷重ＲＨとしきい値ｅとを比較して、先ず子供であるか否かが判別される。すなわち、ステップＳＴ１１で右側荷重ＲＨがしきい値ｅを超えていないと判別された場合にはステップＳＴ１２に進み、そこで乗員が子供であると判断され、その情報をエアバッグ用ＥＣＵ５４に伝送し、本ルーチンを終了する。この場合、エアバッグ用ＥＣＵ５４では、エアバッグの展開時に子供を対象とした柔らかな展開、または非展開とする制御が行われる。

ステップＳＴ１１で右側荷重ＲＨがしきい値ｅ以上であると判別された場合にはステップＳＴ１３に進む。ステップＳＴ１３では、後側荷重Ｂ（＝ΔＶｂ＋ΔＶｄ）、前側荷重Ｆ（＝ΔＶａ＋ΔＶｃ）の差の絶対値（｜Ｆ−Ｂ｜）が求められる。さらに前後差の絶対値（｜Ｆ−Ｂ｜）がしきい値ｈ未満である場合にはステップＳＴ１４に進む。

ステップＳＴ１４に進んだ場合には、例えば乗員が深く着座した場合が考えられ、そのような場合に荷重をより正確に判断するために、後側荷重Ｂと子供を判別するしきい値ｆとが比較される。後側荷重Ｂがしきい値ｆ以上であると判別された場合にはステップＳＴ１５に進み、そこで着座異常または判別不能と判断され、その情報をエアバッグＥＣＵ５４に伝送し、本ルーチンを終了する。この場合、エアバッグ用ＥＣＵ５４により着座異常などの表示や警報が行われる。なお、ステップＳＴ１５に進んだ場合とは、荷重の左右分布の偏りが小さいが後側荷重Ｂが大きい場合であり、例えば子供が立っている場合が考えられる。

ステップＳＴ１４で後側荷重Ｂがしきい値ｆよりも小さいと判別された場合にはステップＳＴ１６に進む。この場合には、合計値Ｓが小さくかつ左右の偏りも小さく、そしてシートの後側荷重Ｂが子供を判別するしきい値ｆよりも小さい場合であることから、例えば子供が浅く着座している場合が考えられる。したがって、ステップＳＴ１６で乗員は子供であると判断され、その情報をエアバッグ用ＥＣＵ５４に伝送し、本ルーチンを終了する。この場合、エアバッグ用ＥＣＵ５４では、エアバッグの展開時には子供を対象とした柔らかな展開、または非展開とする制御が行われる。

ステップＳＴ１３で前後荷重の差の絶対値（｜Ｆ−Ｂ｜）がしきい値ｈ以上であると判別された場合にはステップＳＴ１７に進む。ステップＳＴ１７では、例えば浅く着座した場合が考えられ、そのような場合の荷重をより正確に判断するために、後側荷重Ｂと小柄な大人を判別するしきい値ｇとを比較する。ステップＳＴ１７で後側荷重Ｂがしきい値ｇを超えていないと判別された場合には、子供が浅く着座していることが考えられ、ステップＳＴ１６に進む。

ステップＳＴ１７で後側荷重Ｂがしきい値ｇ以上であると判別された場合にはステップＳＴ１８に進む。この場合には、合計値Ｓが小さくかつ左右の偏りも小さく、そして後側荷重Ｂが小柄な大人を判別するしきい値ｇ以上の場合であることから、ステップＳＴ１８で乗員は小柄な大人であると判断される。その情報をエアバッグ用ＥＣＵ５４に伝送し、本ルーチンを終了する。この場合、エアバッグ用ＥＣＵ５４では、小柄な大人を対象とした展開制御が行われる。

前述したように着座部１１に加わる荷重を検出するセンサモジュール１５が座部フレーム１４とは別体に構成され、かつ座部フレーム１４に取り付けられる。このため、平面ばね２５と変位センサ３５ａ〜３５ｄは、パネルフレーム２０を介して容易に座部フレーム１４に取り付けることができ、変位センサ３５ａ〜３５ｄと支持ばね３１ａ〜３１ｊの位置関係を一定に保つことができる。

さらに、変位センサ３５ａ〜３５ｄの性能がセンサモジュール１５単独で確保され、かつ座部フレーム１４にパネルフレーム２０が取り付けられることにより変位センサ３５ａ〜３５ｄ付近の剛性が高められる。このため座部フレーム１４の成形上の形状誤差や変形などの影響を受けず、安定して変位センサ３５ａ〜３５ｄが作用し、荷重を高精度に検出することができる。

また、平面ばね２５は枠部材３２ａと線状のばね要素３３より構成される面ばね構体であるため、その弾性を利用して乗員の座り心地を向上することができ、かつ簡単な構造なので低コストで製作することができる。また、本実施の形態では変位センサを４個設けたが、それ以上あっても良く、変位センサの数は４個に限られない。本発明を実施するに当たって、本発明を構成する要素は、発明の要旨を逸脱しない範囲で適宜に変換して実施できることは言うまでもない。

本発明の一実施形態に係る車両用シートを一部分解して示す斜視図。 センサモジュールを座部フレームに取り付けた状態を示す斜視図。 変位センサを示す斜視図。 未着座時の図２中のＡ−Ａ線に沿う変位センサを示す断面図。 着座時の図２中のＡ−Ａ線に沿う変位センサを示す断面図。 乗員判別用ＥＣＵの構成を示すブロック図。 乗員判別の制御フローを示す図。 乗員判別の制御フローを示す図。

符号の説明

５…車両用シート、１１…着座部、１４…座部フレーム（メインフレーム）、１５…センサモジュール、２０…パネルフレーム（サブフレーム）、２５…平面ばね（荷重受け部材）、３１ａ〜３１ｊ…支持ばね（ばね）、３２…ワイヤ、３２ａ…枠部材、３３…ばね要素、３５ａ〜３５ｄ…変位センサ、５０…乗員判別用ＥＣＵ（乗員判別手段）。

Claims (3)

1. パッドが載置されるメインフレームと、
   前記メインフレームに収容され前記パッドの下方に位置するセンサモジュールとを有し、
   前記センサモジュールは、
   前記メインフレームとは別体に構成されかつ前記メインフレームの所定位置に固定されるサブフレームと、
   前記サブフレームに配されて乗員の荷重が負荷される荷重受け部材と、
   前記荷重受け部材と前記サブフレームとの間に介装され前記荷重受け部材を支持しかつ前記乗員の荷重に応じて伸びるばねと、
   前記ばねの伸び量に対応した電気信号を出力する複数の変位センサと、
   を具備したことを特徴とする車両用シート。
2. 前記荷重受け部材は、ワイヤからなる枠線を有する枠部材と、これら枠線間に張り渡されたばね要素とを含む面状のばね構体であり、前記枠線と前記サブフレームとの間に前記ばねと前記変位センサが介装されていることを特徴とする請求項１記載の車両用シート。
3. 前記それぞれの変位センサに、該変位センサの出力に基いて前記乗員及び乗員の着座状態を判別する判別手段が接続されていることを特徴とする請求項１記載の車両用シート。

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