JP2010115474A - 知能型車両シートサポートシステム - Google Patents

Abstract

【課題】運転手及び／または乗客自らの調節なしでも自動的に最適の状態を提供することができ、走行中に運転手及び／または乗客の姿勢が変更されると、これに応じてシート状態も変更して最適の状態にすることができる、知能型車両シートサポートシステムを提供する。
【解決手段】空気を貯留し、必要に応じて空気を供給することが可能な空気貯留タンクと、車両シートの部分に埋め込み設置され、空気の流入または排出によって膨張または収縮する複数の空気袋と、前記空気袋の空気圧を測定する圧力センサと、前記空気袋への空気流入量を調節することができるように、前記空気貯留タンクと前記空気袋との間に連結される空気調節弁と、運転手及び／または乗客がシートに着座すれば自動的に前記空気袋への空気流入を開始し、前記空気袋の圧力が所定の基準値以上になれば空気流入を中断するように、前記空気調節弁を制御する制御部とを含んで構成される。
【選択図】図１

Description

本発明は、車両シートサポートシステムに係り、より具体的には、運転手及び乗客が直接調節しなくても、運転手及び乗客に適したシート状態を自動的に提供することが可能な知能型車両シートサポートシステムに関する。

一般に、自動車には、運転者及び乗客が座ることができるようにシートが取り付けられている。この種のシートは、通常、鉄材などからなるシートフレームに弾性バネ、スポンジなどを配設し、その外部に繊維または（人造）皮革などを被せることにより完成される。
一方、場合によっては、ポリウレタンフォーム（ＦＯＡＭ）などの材質を用いてシートを完成するが、その場合、シートの材質が硬いため、運転者または乗客の乗車感がよくないおそれがあり、長距離運転の際には疲労が蓄積するという問題点があった。逆に、シートの材質を柔らかくするためにスポンジなどを過量使用する場合には、自動車の運行に応じて運転者または乗客の体が揺れ易くなるという問題点があり、これも同様に、長距離運転の際には疲労が蓄積するという問題点があった。

近年の自動車には、シートカバー内に空気袋を設置し、空気袋の圧力を調節することにより、シートに座る運転手及び乗客の乗車感を向上させる方案が採用されている。例えば、特許文献１には車両用座席の背もたれ部に複数の空気袋を内蔵し、これを膨らませたり縮ませたりして着座乗員の拘束度を調整する手段が開示されている。空気袋は空気圧調節手段から空気の提供を受け、空気圧調節手段は空気袋に提供される空気の圧力を調節して乗車感向上効果を実現可能にする。ところが、前記空気袋の利用による乗車感を向上させるためには、運転手及び乗客が自らの体格に合わせて空気袋の圧力を調節しなければならない。また、空気袋の圧力を調節して最適の状態を一度セットしておいた後、走行中に運転手または乗客の姿勢が変更されると、これに応じて運転手または乗客が再度空気袋の圧力を調節しなければ、変更された姿勢に適したシート状態が提供されないという限界がある。

特開平０６−２８４９４２号公報

そこで、本発明は、上述した背景技術において、運転手及び／または乗客自らが調節しなくても自動的に運転手及び／または乗客に最適の状態を提供することができるとともに、走行中に運転手及び／または乗客の姿勢が変更されると、これに応じてシート状態も変更して運転手及び／または乗客に最適の状態を提供することができる、知能型車両シートサポートシステムを提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明の知能型車両シートサポートシステムは、空気を貯留し、必要に応じて空気を供給することが可能な空気貯留タンクと、車両シートに埋め込み設置され、空気の流入または排出によって膨張または収縮する複数の空気袋と、前記空気袋の空気圧を測定する圧力センサと、前記空気袋への空気流入量を調節することができるように、前記空気貯留タンクと前記空気袋との間に連結される空気調節弁と、運転手及び／または乗客がシートに着座すれば自動的に前記空気袋への空気流入を開始し、前記空気袋の圧力が所定の基準値に達すれば空気流入を中断するように、前記空気調節弁を制御する制御部とを含むことを特徴とする。

本発明の知能型車両シートサポートシステムは、運転手及び／または乗客の着座の有無を判断することが可能な信号を発信するベルトバックルセンサをさらに含むことが好ましい。前記所定の基準値は、無荷重状態における空気袋に対する圧力変化に基づいて設定されることが好ましい。本発明の知能型車両シートサポートシステムは、運転手及び／または乗客から前記基準値の大きさを変更する信号が入力される強度調節スイッチをさらに含むことが好ましい。
本発明の知能型車両シートサポートシステムは、時間変化に伴う前記空気袋の圧力変化量を計算し、前記圧力変化量を所定の基準値と比較して前記空気調節弁を制御することが好ましい。
前記制御部は、走行中に空気袋毎の個別圧力測定の結果に基づいて運転手及び／または乗客の姿勢変更があるかを判断し、運転手及び／または乗客の姿勢変更があると判断されると、空気袋毎に、圧力が所定の基準値に相応するように前記空気調節弁を制御することが好ましい。
前記制御部は、着座する運転手及び／または乗客の体の左側にある左空気袋の圧力と、右側にある右空気袋の圧力との差を計算し、前記圧力差が所定の基準値を超過し、その持続時間が所定の基準値を超過すると、運転手及び／または乗客の姿勢変更があると判断することが好ましい。
前記空気調節弁は、ピエゾ弁を使用することが好ましい。

本発明によれば、本発明の知能型車両シートサポートシステムは、運転手及び／または乗客（以下、運転手を含めまとめて「乗客」という）が着座するとシートの空気袋、例えばサイドボルスターに支持される空気袋の圧力を自動的に調節することができる。
また、既存のシートの姿勢認識機能はコーナリングの際にサイドサポートの左右を独立に調節することに留まっていたが、本発明の知能型車両シートサポートシステムは、乗客が長時間運転中に左／右非対称の姿勢に変更して走行の際にも、これを認知して左／右の適切なサイドサポート特性を提供することができる。
また、本発明は、シートバックル解除の際には初期化して、さらに最下端の位置に空気袋が収縮することにより、乗車／降車時の便宜を提供することができる。
特に、本発明は、既存の技術で提案された圧電素子などの追加センサなしで、空圧用弁に連結された圧力センサの信号のみを活用して実現可能な技術であって、原価競争力に優れるという効果がある。

本発明の一実施例に係る知能型車両シートサポートシステムの構成図である。 本発明の一実施例に係る知能型車両シートサポートシステムの空気袋の装着位置の例を示す図である。 本発明の一実施例に係る知能型車両シートサポートシステムの動作を示す流れ図である。 本発明の一実施例に係る知能型車両シートサポートシステムにおける空気袋の圧力制御のための基準値の設定例を説明するための図である。 本発明の一実施例に係る知能型車両シートサポートシステムにおける空気袋の圧力自動制御を説明するための図である。 本発明の一実施例に係る知能型車両シートサポートシステムにおける空気袋の圧力自動制御を説明するための図である。 本発明の一実施例に係る知能型車両シートサポートシステムにおける空気袋の圧力自動制御を乗客の体重別に示すグラフである。 本発明の一実施例に係る知能型車両シートサポートシステムにおける走行中の空気袋の圧力自動制御を説明するための図である。

以下に添付図面を参照しながら、乗客が直接調節しなくても、乗客に適したシート状態を提供することが可能な知能型車両シートサポートシステムに関する本発明の実施例を説明する。
図１は本発明の一実施例に係る知能型車両シートサポートシステムの構成図、図２は空気袋の装着位置の例を示す図、図３は本発明の一実施例に係る知能型車両シートサポートシステムの動作を示す流れ図である。

本実施例によれば、乗客が着座後に直接自分の体型に合わせて空気袋の圧力を調節することなく、シートサポートシステムが乗客の着座を認知して自動的に空気袋の圧力を調節するものである。また、既に入力された統計的な基準に基づいて乗客の背丈と体重を推定してサポートを調節する方式ではなく、空気袋の圧力を実際乗客の選択する強さに調節する誂え方式で行なうものである。

図１を参照すると、本実施例に係る知能型車両シートサポートシステムは、空気を貯留して必要の際に空気を供給することが可能な空気貯留タンク１０、車両シートに埋め込み設置され、空気の流入または排出によって膨張または収縮する複数の空気袋１１、及び空気袋１１の空気圧を測定する圧力センサ１２を含む。本実施例に係る空気袋１１は図２に示すようにシートに装着できる。空気袋の装着部位は乗客の肩が接する背もたれ部、腰が接するランバーサポート、背もたれ及び座面のサイドサポート部、及び太股が接する座面部等である。一つのシートに装着される空気袋の数は２以上で、特に限定するものではないが、通常１０〜１００程度である。
本発明の知能型車両シートサポートシステムは、空気袋１１への空気流入量を調節することができるように、空気貯留タンク１０と空気袋１１との間に連結される空気調節弁１３を含み、空気調節弁１３はピエゾ弁であってもよい。また、乗客がシートに着座すれば自動的に空気袋１１への空気流入を開始し、空気袋１１の圧力が所定の基準値に達すれば空気流入を中断するように、空気調節弁１３を制御する制御部１４を含む。
本発明の知能型車両シートサポートシステムは、乗客の着座の有無を判断することが可能な信号を発信するベルトバックルセンサ１５、及び乗客から前記基準値の大きさを変更する信号が入力される強度調節スイッチ１６をさらに含むことができる。強度調節スイッチ１６は、選択項目別スイッチ、例えば、強／中／弱のスイッチを持つように、或いはより細部的に分けられた強さのレベルを上／下スイッチにより移動させて選択するように構成できる。これはボタン式またはタッチ式等、様々な様式で実現できる。

本実施例に係る知能型車両シートサポートシステムの動作は、図３に示すように、まず、段階Ｓ３０で乗客がシートに着座したか否かを判断する。この際、上述したようにベルトバックルセンサ１５を介してバックルが挿入されたことを示す信号が発信されると、これを乗客が着座したと判断することができる。
段階Ｓ３１では、乗客が着座したと判断されると、空気貯留タンク１０に接続する空気調節弁１３、例えばピエゾ弁を開いて空気が空気貯留タンク１０から複数の空気袋１１に流入できるようにする。段階Ｓ３２で圧力センサ１２によって空気袋１１に対する空気圧力を測定する。
段階Ｓ３３で測定された空気圧力と所定の基準値とを比較し、空気流入を持続するか中断するかを判断する。測定された空気袋１１の空気圧力が所定の基準値に達せず、空気流入を持続すると判断された場合には、段階Ｓ３１に戻り、空気が空気貯留タンク１０から複数の空気袋１１に流入し続けるようにする。一方、測定された空気袋１１の空気圧力が所定の基準値に達し、空気流入を中断すると判断された場合、段階Ｓ３４に進んで空気貯留タンク１０に接続する空気調節弁１３、例えばピエゾ弁を閉じて、もはや空気が空気貯留タンク１０から複数の空気袋１１に流入しないようにする。

ベルトバックルが外されると、段階Ｓ４０のベルトバックルセンサ１５を介してバックルが外されたことを示すバックル解除信号が発信され、乗客が着座していないと判断することができる。乗客が着座していないことを確認した場合には、段階Ｓ４１で空気調節弁１３、例えばピエゾ弁を開いて、空気袋に流入していた全ての空気を排出して、空気袋の状態を初期化させる。

一方、本実施例によれば、走行中にも空気袋毎の個別圧力測定結果に基づいて、乗客の姿勢の変更があるかを判断し、シートサポートを調節することができる。例えば、段階Ｓ３６でシートの左／右に配置された空気袋の圧力差を比較し、段階Ｓ３７で乗客の姿勢変更があると判断されると、段階Ｓ３８で空気袋毎の圧力が所定の基準値に適するか否かを判断し、圧力が足りない場合には、段階Ｓ３１に進み、基準値まで到達するように空気を流入させ、圧力が過大な場合には、段階Ｓ３９に進み、基準値まで到達するように空気を排出させた後、弁を閉じる。

図４は、本発明の一実施例に係る知能型車両シートサポートシステムにおける空気袋圧力制御のための基準値の設定例を説明するための図である。
本実施例によれば、制御部で空気袋の圧力が適当であるか否かを判断する基準となる基準値は、無荷重状態における空気流入時の空気袋に対する圧力変化に基づいて設定されることを特徴とする。
無荷重状態における空気袋の圧力変化は、時間当たり一定に空気が流入すると仮定すると、図４に示すように、空気流入によって単純膨張４０、弾性膨張４１及び塑性膨張４２の段階を経る。まず、単純膨張４０領域は空気袋の元の形状内部に空気が流入する区間を意味し、弾性膨張４１領域は空気袋自体が弾性膨張をする区間を意味し、塑性膨張４２領域は空気袋材質の弾性限界領域を超えた変形が生ずる区間を意味する。一般に、サイドサポートは単純膨張４０領域から弾性膨張４１領域まで使用される。
本実施例によれば、図４に示した無荷重状態における空気袋に対する圧力変化を基準として、乗客がシートに着座した状態における空気袋に対する圧力変化に対して計算される差異値によって空気袋の圧力が適当か否かを判断する基準となる基準値を設定することができる。この基準値を制御部のメモリに記憶させて空気袋の圧力制御に利用するようにする。

図５及び図６は本発明の一実施例に係る知能型車両シートサポートシステムにおける空気袋の圧力自動制御を説明するための図である。
本実施例では、図３における段階Ｓ３３の測定された空気袋の空気圧力と所定の基準値とを比較し、空気流入を持続するか中断するかを判断する方法をより具体的に説明する。図５ａ及び図５ｂに示すように、段階Ｓ５０で個別の空気袋に対して測定される圧力数値（Ｐｎ）５１と、図４によって説明した制御部に既に設定されて記憶された無荷重状態で測定された基準数値（Ｐｏ）５０との差異を計算し、段階Ｓ５１では段階Ｓ５０で計算される差異値を時間に対して積分してその圧力変化量（ΔＰ）５２を実時間で計算する。
段階Ｓ５２で圧力変化量（ΔＰ）があるか否かを判断し、０に近くて０と判断する場合（ΔＰ＝０）には、段階Ｓ５３に進んで乗客のサポート未完了状態と判断し、図３の段階Ｓ３１にさらに進むようにする。

一方、段階Ｓ５２で圧力変化量（ΔＰ）が０より大きい場合（ΔＰ＞０）には、段階Ｓ５４に進んでその圧力変化量（ΔＰ）と基準値とを比較する。この際、基準値は上述したようにユーザの選択に応じて多様に設定できる。
例えば、弱と設定した場合には、弱に該当する基準値Ｐｓ（弱（ｓｏｆｔ）の基準圧力値）と圧力変化量（ΔＰ）とを比較し、中と設定した場合には、中に該当する基準値Ｐｍ（中（ｍｉｄｄｌｅ）の基準圧力値）と圧力変化量（ΔＰ）とを比較し、強と設定した場合には強に該当する基準値Ｐｖ（強（ｖｉｇｏｒｏｕｓ）の基準圧力値）と圧力変化量（ΔＰ）とを比較する。
段階Ｓ５５で判断した結果、圧力変化量（ΔＰ）をユーザの選択に応じてＰｓ、Ｐｍ、Ｐｖのいずれか一つと比較して一致しない場合（ΔＰ＜Ｐｓ、Ｐｍ、Ｐｖ）には、段階Ｓ５６に進んで乗客のサポート未完了状態と判断し、図３の段階Ｓ３１にさらに進むようにする。しかし、一致する場合（ΔＰ＝Ｐｓ、Ｐｍ、Ｐｖ）には段階Ｓ５７に進んで乗客のサポート完了状態と判断し、図３の段階Ｓ３４に進むようにする。

本実施例によれば、図６に示すように、乗客がシートに着座すると、自動的に空気袋に空気が流入して空気袋５３、５４、５５、５６が時間の流れ（ｔ０→ｔ１→ｔ２→ｔ３）に伴って順次膨張するが、その空気袋の膨張度、すなわち圧力を測定する。測定の結果、その値が基準値に到達すると、自動的に空気流入が中断されることにより、いかなる乗客がシートに座っても、当該乗客に最適の安定感を与える状態を提供することができる。そして、乗客ごとに最適の状態と感じる度合いを選択することができるようにして、これに対する満足感を倍加させることができる。

図７は本発明の一実施例に係る知能型車両シートサポートシステムにおける空気袋の圧力自動制御を乗客の体重別に示すグラフである。
同一性能の空圧用ポンプ／空気貯留タンクにおける空気袋の圧力変化は、無荷重状態に比べて荷重が加えられた状態での空気袋の圧力増加速度が速く、無荷重状態に比べて荷重が加えられるほど弾性膨張領域に短時間（ｔ１）に進入し、無荷重状態に比べて荷重が加えられるほど塑性膨張領域に短時間（ｔ２）に進入する特性を持つ。
すなわち、類似体型の体重のみが異なる場合を仮定すると、図７に示したグラフから確認することができるように、体重の重い人の圧力（Ｐ＿ｈｉｇｈ）６２が体重の軽い人の圧力（Ｐ＿ｌｏｗ）６１に比べて速く上昇する。したがって、体重が重い場合の積分値（ΔＰ＿ｈｉｇｈ）６４と体重が軽い場合の積分値（ΔＰ＿ｌｏｗ）６３との変化グラフを考察しても、圧力変化量が基準値に到達する時間もΔＰのサポート強度に応じて作動の際に、体重の重い人の作動時間が体重の軽い人に比べて短いことを確認することができる。

図８は本発明の一実施例に係る知能型車両シートサポートシステムにおける走行中の空気袋の圧力自動制御を説明するための図である。
本実施例では、図３における段階Ｓ３７の乗客の姿勢変更があるかを判断する方法をより具体的に説明する。図８ａ及び図８ｂに示すように、段階Ｓ７０と段階Ｓ７１で個別の空気袋に対して測定される圧力数値、特に左空気袋の圧力数値（Ｐ＿ｌｅｆｔ）７０と右空気袋の圧力数値（Ｐ＿ｒｉｇｈｔ）７１との差（▽Ｐ）を計算する。
段階Ｓ７２で計算された左／右差異値（▽Ｐ）が、図３の段階Ｓ３３で空気袋に空気の注入が完了した状態の圧力差（Ｐｉ）と一致する場合（▽Ｐ＝Ｐｉ）には、段階Ｓ７３に進み、乗客が既存の姿勢を維持していると判断し、図３の段階Ｓ３４に進むようにする。
ところが、段階Ｓ７２で計算された左／右差異値（▽Ｐ）が左右圧力差の判断基準圧力数値（Ｐｅ）より大きい場合（▽Ｐ＞Ｐｅ）には、段階Ｓ７４に進み、乗客の姿勢変更が予想されると判断し、段階Ｓ７５で左右圧力差がＰｅより大きい状態が維持されている時刻（Ｔｂ）と、左右圧力差がＰｅより大きくなり始めた時刻（Ｔａ）との差によってその持続時間（▽Ｔ）を測定する。
その結果、持続時間（▽Ｔ）が、姿勢変更をしたと判断することが可能な基準持続時間（Ｔｏ）より小さい場合には、段階Ｓ７６に進み、乗客が既存の姿勢を維持していると判断し、図３の段階Ｓ３４に進むようにする。ところが、その結果、持続時間（▽Ｔ）が、姿勢変更を確認することが可能な基準持続時間（Ｔｏ）と同一またはより大きい場合には、段階Ｓ７７に進み、乗客が姿勢を変更したと判断し、図３の段階Ｓ３８に進むようにする。

本実施例によれば、長時間走行中の乗客が個人の好みによって左／右非対称の姿勢を変更すると、図８ｂのグラフに示すように、左／右空気袋の圧力差が一定の水準（Ｐｅ）以上で一定の時間（Ｔｂ−Ｔａ）以上経過する。したがって、制御部は、初期サポート調節完了時点から左右空気袋の圧力差をモニタリングし、その差がＰｉ以上の状態が一定の時間（Ｔｏ）以上継続するとき、姿勢変化と判定し、圧力が大きい側の空気袋は空気を一定量排気させ、圧力が小さい側の空気袋はさらに自動サポートシステムの処理手段によって空気を注入させるように制御する。

以上、本発明の好適な実施例を挙げて図示し説明したが、本発明は、これらの実施例に限定されず、本発明の技術的範囲内において、当該発明の属する技術分野における通常の知識を有する者によって多様な変更と修正が可能であろう。

１０ 空気貯留タンク
１１ 空気袋
１２ 圧力センサ
１３ 空気調節弁
１４ 制御部
１５ ベルトバックルセンサ
１６ 強度調節スイッチ

Claims (8)

1. 空気を貯留し、必要に応じて空気を供給することが可能な空気貯留タンクと、
   車両シートに埋め込み設置され、空気の流入または排出によって膨張または収縮する複数の空気袋と、
   前記空気袋の空気圧を測定する圧力センサと、
   前記空気袋への空気流入量を調節することができるように、前記空気貯留タンクと前記空気袋との間に連結される空気調節弁と、
   運転手及び／または乗客がシートに着座すれば自動的に前記空気袋への空気流入を開始し、前記空気袋の圧力が所定の基準値に達すれば空気流入を中断するように、前記空気調節弁を制御する制御部とを含むことを特徴とする、知能型車両シートサポートシステム。
2. 運転手及び／または乗客の着座の有無を判断することが可能な信号を発信するベルトバックルセンサをさらに含むことを特徴とする、請求項１に記載の知能型車両シートサポートシステム。
3. 前記所定の基準値は、無荷重状態における前記空気袋に対する圧力変化に基づいて設定されることを特徴とする、請求項１に記載の知能型車両シートサポートシステム。
4. 運転手及び／または乗客から前記基準値の大きさを変更する信号が入力される強度調節スイッチをさらに含むことを特徴とする、請求項１に記載の知能型車両シートサポートシステム。
5. 前記制御部は、時間変化に伴う前記空気袋の圧力変化量を計算し、前記圧力変化量を所定の基準値と比較して前記空気調節弁を制御することを特徴とする、請求項１に記載の知能型車両シートサポートシステム。
6. 前記制御部は、走行中に空気袋毎の個別圧力測定結果に基づいて運転手及び／または乗客の姿勢変更があるか否かを判断し、運転手及び／または乗客の姿勢変更があると判断されると、空気袋毎に圧力が所定の基準値に相応するように前記空気調節弁を制御することを特徴とする、請求項１に記載の知能型車両シートサポートシステム。
7. 前記制御部は、着座する運転手及び／または乗客の体の左側にある左空気袋の圧力と、右側にある右空気袋の圧力との差を計算し、前記圧力差が所定の基準値を超過し、その持続時間が所定の基準値を超過すると、運転手及び／または乗客の姿勢変更があると判断することを特徴とする、請求項６に記載の知能型車両シートサポートシステム。
8. 前記空気調節弁は、ピエゾ弁であることを特徴とする、請求項１に記載の知能型車両シートサポートシステム。

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