JP2012062019A - 自動車用シートの振動抑制装置 - Google Patents

Abstract

【課題】自動車用シートに座った乗員にかかる振動をより低減することができる自動車用シートの振動抑制装置を提供する。
【解決手段】乗員にかかる振動の周波数を検出する振動センサー１１と、背もたれ部２及び座部３に内蔵されたエアクッション１２Ａ，１２Ｂ，１２Ｃ，１２Ｄと、エアクッション１２Ａ，１２Ｂ，１２Ｃ，１２Ｄのそれぞれに空気を供給する空気供給手段１３，１４，１５Ａ，１５Ｂ，１５Ｃ，１５Ｄと、背もたれ部２及び座部３の角度を変化させる角度調整手段１８Ａ，１８Ｂ，１９Ａ，１９Ｂと、乗員にかかる振動の周波数に対応した、振動を最小とする背もたれ部２及び座部３の硬さと角度である最適パターンが予め入力されたパターン表が記憶された記憶部１６と、最適パターンを記憶部１６から読み出して、背もたれ部２及び座部３の硬さと角度を最適化させる制御部１７を備える。
【選択図】図４

Description

本発明は、背もたれ部と座部からなる自動車用シートにかかる振動を抑制する装置に関するものである。

自動車は現代社会において欠かせないものになっているが、運転手の疲労による漫然運転で、多くの人が交通事故で亡くなっているという現状がある。
運転中の疲労の原因の一つに、運転手が長時間振動に曝されていることが挙げられる。この振動には、自動車の加速減速及び旋回によるものや、路面の凹凸によるものがあり、運転手等の乗員が受ける振動が大きいとそれだけ疲労は大きくなる。

そこで、従来からサスペンションを制御することによって振動の軽減がなされているが、さらに乗員への負荷を低減するための自動車用シートの振動抑制装置が開示されている（例えば、特許文献１乃至３参照）。
これらは、運転状況に応じて、自動車用シートに内蔵したエアクッションの硬度を調整等して乗員にかかる振動や加速度をアクティブ（能動的）に制御するものである。

特開平６−９０８３４号公報 特開２００８−４５５号公報 特開２００８−２８４９４９号公報

しかしながら、特許文献１に記載の発明は、自動車用シートに内蔵したエアクッションの圧力を上昇及び下降することについては開示されているが、エアクッションの圧力をどの程度の圧力とするかは具体的に開示されていないため、その制御によって振動が効果的に軽減されているかは不明である。
また、特許文献２に記載の発明は、自動車の加速状態において、アクチュエータによって自動車用シートを後方に移動させ、急激な慣性力の変化を緩和させるものであるが、路面の凹凸による振動の上下方向の加速度については何ら考慮がなされていないため（段落番号（００６３））、乗員にかかる振動をより低減させるためには改善の余地がある。

また、特許文献３に記載の発明は、加速度等から自動車のロール角やピッチ角を予測して、それに基づいて自動車用シートの座部の角度を制御するものであるが、やはり路面の凹凸による振動については考慮がなされていない。

そこで、本発明の目的とするところは、自動車用シートに座った乗員にかかる振動をより低減することができる自動車用シートの振動抑制装置を提供することにある。

上記の目的を達成するために、本発明の請求項１に記載の自動車用シート（１）の振動抑制装置（１０）は、背もたれ部（２）と座部（３）からなる自動車用シート（１）にかかる振動を抑制する装置であって、前記自動車用シート（１）に座った乗員にかかる振動の周波数を検出する振動センサー（１１）と、前記背もたれ部（２）及び前記座部（３）の両方又は一方に内蔵された複数のエアクッション（１２Ａ，１２Ｂ，１２Ｃ，１２Ｄ）と、前記複数のエアクッション（１２Ａ，１２Ｂ，１２Ｃ，１２Ｄ）のそれぞれに空気を供給する空気供給手段（１３，１４，１５Ａ，１５Ｂ，１５Ｃ，１５Ｄ）と、前記自動車用シート（１）に座った乗員にかかる振動の周波数に対応した、振動を最小とする前記背もたれ部（２）又は前記座部（３）の硬さである最適パターンが予め入力されたパターン表が記憶された記憶部（１６）と、前記振動センサー（１１）が検出した振動の周波数に対応した前記最適パターンを前記記憶部（１６）から読み出して、前記空気供給手段（１３，１４，１５Ａ，１５Ｂ，１５Ｃ，１５Ｄ）を介して空気を前記複数のエアクッション（１２Ａ，１２Ｂ，１２Ｃ，１２Ｄ）に供給して前記背もたれ部（２）又は前記座部（３）の硬さを最適化させる制御部（１７）を備えることを特徴とする。

また、請求項２に記載の自動車用シート（１）の振動抑制装置（１０）は、背もたれ部（２）と座部（３）からなる自動車用シート（１）にかかる振動を抑制する装置であって、前記自動車用シート（１）に座った乗員にかかる振動の周波数を検出する振動センサー（１１）と、前記背もたれ部（２）及び前記座部（３）の両方又は一方の角度（θ，φ）を変化させる角度調整手段（１８Ａ，１８Ｂ，１９Ａ，１９Ｂ）と、前記自動車用シート（１）に座った乗員にかかる振動の周波数に対応した、振動を最小とする前記背もたれ部（２）又は前記座部（３）の角度（θ，φ）である最適パターンが予め入力されたパターン表が記憶された記憶部（１６）と、前記振動センサー（１１）が検出した振動の周波数に対応した前記最適パターンを前記記憶部（１６）から読み出して、前記角度調整手段（１８Ａ，１８Ｂ，１９Ａ，１９Ｂ）を介して前記背もたれ部（２）又は前記座部（３）の角度（θ，φ）を最適化させる制御部（１７）を備えることを特徴とする。

また、請求項３に記載の自動車用シート（１）の振動抑制装置（１０）は、背もたれ部（２）と座部（３）からなる自動車用シート（１）にかかる振動を抑制する装置であって、前記自動車用シート（１）に座った乗員にかかる振動の周波数を検出する振動センサー（１１）と、前記背もたれ部（２）及び前記座部（３）の両方又は一方に内蔵された複数のエアクッション（１２Ａ，１２Ｂ，１２Ｃ，１２Ｄ）と、前記複数のエアクッション（１２Ａ，１２Ｂ，１２Ｃ，１２Ｄ）のそれぞれに空気を供給する空気供給手段（１３，１４，１５Ａ，１５Ｂ，１５Ｃ，１５Ｄ）と、前記背もたれ部（２）及び前記座部（３）の両方又は一方の角度（θ，φ）を変化させる角度調整手段（１８Ａ，１８Ｂ，１９Ａ，１９Ｂ）と、前記自動車用シート（１）に座った乗員にかかる振動の周波数に対応した、振動を最小とする前記背もたれ部（２）又は前記座部（３）の硬さ及び前記背もたれ部（２）又は前記座部（３）の角度（θ，φ）である最適パターンが予め入力されたパターン表が記憶された記憶部（１６）と、前記振動センサー（１１）が検出した振動の周波数に対応した前記最適パターンを前記記憶部（１６）から読み出して、前記空気供給手段（１３，１４，１５Ａ，１５Ｂ，１５Ｃ，１５Ｄ）を介して空気を前記複数のエアクッション（１２Ａ，１２Ｂ，１２Ｃ，１２Ｄ）に供給して前記背もたれ部（２）又は前記座部（３）の硬さを最適化させるとともに、前記角度調整手段（１８Ａ，１８Ｂ，１９Ａ，１９Ｂ）を介して前記背もたれ部（２）又は前記座部（３）の角度（θ，φ）を最適化させる制御部（１７）を備えることを特徴とする。

また、請求項４に記載の自動車用シート（１）の振動抑制装置（１０）は、前記最適パターンは、前記自動車用シート（１）に座った乗員にかかる振動の周波数に加え、乗員の体格にも対応していることを特徴とする。

また、請求項５に記載の自動車用シート（１）の振動抑制装置（１０）は、前記振動センサー（１１）は、前記自動車用シート（１）に座った乗員の頭部（Ｈ）にかかる振動の周波数を検出することを特徴とする。

また、請求項６に記載の自動車用シート（１）の振動抑制装置（１０）は、前記振動センサー（１１）は、シート（１）下部の床上に設置されていることを特徴とする。

また、請求項７に記載の自動車用シート（１）の振動抑制装置（１０）は、前記最適パターンは、仮想試験システムによって算出されたことを特徴とする。

ここで、上記括弧内の記号は、図面および後述する発明を実施するための形態に掲載された対応要素または対応事項を示す。

本発明の請求項１に記載の自動車用シートの振動抑制装置によれば、自動車用シートに座った乗員にかかる振動の周波数を振動センサーによって検出すると、制御部が背もたれ部及び座部の両方又は一方に内蔵された複数のエアクッションのそれぞれに空気供給手段を介して空気を供給するので、背もたれ部又は座部の硬さを任意に設定でき、乗員にかかる振動を低減することができる。この振動センサーで検出する振動は、その発生原因によらず乗員にかかるものであるので、自動車の加速減速や旋回による振動、及び路面の凹凸による振動のいずれも低減することができる。
しかも、制御部は、自動車用シートに座った乗員にかかる振動の周波数に対応して、振動を最小とするように背もたれ部又は座部の硬さを最適化させるので、どの周波数に対しても同じように振動を制御する場合に比べて、振動をより低減することができる。
さらに、自動車用シートに座った乗員にかかる振動の周波数に対応した、振動を最小とする背もたれ部又は座部の硬さである最適パターンが、記憶部のパターン表に予め入力されており、制御部がその最適パターンを記憶部から読み出して背もたれ部又は座部の硬さを最適化させるので、振動を検出するたびに制御部がその周波数に対応して、振動を最小とする背もたれ部又は座部の硬さを演算し、それに基づいて硬さを最適化する場合に比べ、背もたれ部又は座部の硬さの制御を高速に行うことができる。よって、乗員にかかる振動を瞬時に低減することができるので、乗員は快適で疲れ難い。

また、請求項２に記載の自動車用シートの振動抑制装置によれば、自動車用シートに座った乗員にかかる振動の周波数を振動センサーによって検出すると、制御部が角度調整手段を介して背もたれ部又は座部の両方又は一方の角度を変化させるので、背もたれ部又は座部の角度を任意に設定でき、乗員にかかる振動を低減することができる。この振動センサーで検出する振動は、その発生原因によらず乗員にかかるものであるので、自動車の加速減速や旋回による振動、及び路面の凹凸による振動のいずれも低減することができる。
しかも、制御部は、自動車用シートに座った乗員にかかる振動の周波数に対応して、振動を最小とするように背もたれ部又は座部の角度を最適化させるので、どの周波数に対しても同じように振動制御する場合に比べて、振動をより低減することができる。
さらに、自動車用シートに座った乗員にかかる振動の周波数に対応した、振動を最小とする背もたれ部又は座部の角度である最適パターンが、記憶部のパターン表に予め入力されており、制御部がその最適パターンを記憶部から読み出して背もたれ部又は座部の角度を最適化させるので、振動を検出するたびに制御部がその周波数に対応して、振動を最小とする背もたれ部又は座部の角度を演算し、それに基づいて角度を最適化する場合に比べ、背もたれ部又は座部の角度の制御を高速に行うことができる。よって、乗員にかかる振動を瞬時に低減することができるので、乗員は快適で疲れ難い。

また、請求項３に記載の自動車用シートの振動抑制装置によれば、自動車用シートに座った乗員にかかる振動の周波数を振動センサーによって検出すると、制御部が、背もたれ部及び座部の両方又は一方に内蔵された複数のエアクッションのそれぞれに空気供給手段を介して空気を供給するとともに、角度調整手段を介して背もたれ部又は座部の両方又は一方の角度を変化させるので、背もたれ部又は座部の硬さ及び角度を任意に設定でき、乗員にかかる振動を低減することができる。この振動センサーで検出する振動は、その発生原因によらず乗員にかかるものであるので、自動車の加速減速や旋回による振動、及び路面の凹凸による振動のいずれも低減することができる。また、背もたれ部又は座部の硬さと、背もたれ部又は座部の角度を同時に制御するので、振動抑制の効果が大きい。
しかも、制御部は、自動車用シートに座った乗員にかかる振動の周波数に対応して、振動を最小とするように背もたれ部又は座部の硬さ及び背もたれ部又は座部の角度を最適化させるので、どの周波数に対しても同じように振動制御する場合に比べて、振動をより低減することができる。
さらに、自動車用シートに座った乗員にかかる振動の周波数に対応した、振動を最小とする背もたれ部又は座部の硬さ及び背もたれ部又は座部の角度である最適パターンが、記憶部のパターン表に予め入力されており、制御部がその最適パターンを記憶部から読み出して背もたれ部又は座部の硬さ及び背もたれ部又は座部の角度を最適化させるので、振動を検出するたびに制御部がその周波数に対応して、振動を最小とする背もたれ部又は座部の硬さ及び背もたれ部又は座部の角度を演算し、それに基づいて硬さ及び角度を最適化する場合に比べ、背もたれ部又は座部の硬さ及び背もたれ部又は座部の角度の制御を高速に行うことができる。よって、乗員にかかる振動を瞬時に低減することができるので、乗員は快適で疲れ難い。

また、請求項４に記載の自動車用シートの振動抑制装置によれば、最適パターンは、自動車用シートに座った乗員にかかる振動の周波数に加え、乗員の体格にも対応しているので、体格の違いにより頭部にかかる振動が異なる子供と大人では、それぞれ異なる制御を行うことができ、確実に乗員にかかる振動を軽減することができる。

また、請求項５に記載の自動車用シートの振動抑制装置によれば、振動センサーは、自動車用シートに座った乗員の頭部にかかる振動の周波数を検出するので、制御部によって振動を最小とするように制御される対象は、頭部にかかる振動となる。つまり、人体の各部位のうち最も振動が大きくなり易い頭部において、その振動を小さくできるので、乗員はより快適である。

また、請求項６に記載の自動車用シートの振動抑制装置によれば、振動センサーは、シート下部の床上に設置されているので、車体下部からシートに伝わる振動の周波数を、乗員に伝わる前に検出することができる。つまり、振動はタイヤ、車体下部、シート、乗員の順に伝わるので、振動が乗員に伝わる前に車体下部が振動した段階で振動抑制装置を作動させることができ、乗員はより快適である。

また、請求項７に記載の自動車用シートの振動抑制装置によれば、前記最適パターンは、仮想試験システムによって算出されたので、それぞれの振動の周波数について実測して最適パターンを作成する場合に比べ、最適パターンを短時間で得ることができる。これは特に請求項４に記載の発明のように、最適パターンが振動の周波数に加え、乗員の体格にも対応している場合に顕著である。

なお、本発明の自動車用シートの振動抑制装置のように、最適パターンを予め入力した記憶部から読み出して、背もたれ部又は座部の硬さや角度を最適化させる制御部を備える点は、上述した特許文献１には全く記載されていない。

自動車用シートに座った乗員にかかる振動の検出位置を示す側面図である。 仮想試験システム（コンピューターシミュレーション）による、図１における各部位での周波数ごとの上下方向加速度比（各部位の加速度／床上加速度）を示す図である。 仮想試験システム（コンピューターシミュレーション）による、自動車用シートの座部の硬さを変更した後の頭部の周波数ごとの上下方向加速度比（頭部の加速度／床上加速度）を示す図である。 本発明の第一実施形態に係る自動車用シートの振動抑制装置を示す側面図である。 自動車用シートを示す側面図である。 本発明の第一実施形態に係る自動車用シートの振動抑制装置の電気構成を示すブロック図である。 本発明の第一実施形態に係る自動車用シートの振動抑制装置におけるパターン表を示す図である。 本発明の第一実施形態に係る自動車用シートの振動抑制装置における具体的なパターン表を示す図であり、（ａ）は振動解析モデルにおけるばね定数及び粘性減衰係数を、（ｂ）は最適パターンである背もたれ部及び座部のエアクッションのばね定数及び粘性減衰係数を、（ｃ）は最適パターンである背もたれ部及び座部の角度を示す。 本発明の第一実施形態に係る自動車用シートの振動抑制装置の制御を示すフローチャートである。 本発明の第二実施形態に係る自動車用シートの振動抑制装置を示す側面図である。 本発明の第二実施形態に係る自動車用シートの振動抑制装置におけるパターン表を示す図である。 本発明の第二実施形態に係る自動車用シートの振動抑制装置の制御を示すフローチャートである。 本発明の他の実施形態に係る自動車用シートの振動抑制装置におけるエアクッションを示す斜視図である。

（第一実施形態）
車体に路面からの振動が自動車用シート１まで伝わったときに、自動車用シート１に座った乗員の体の各部位は、どの部位も全て同じように共振するわけではないので、まず、自動車用シート１に座った乗員にかかる振動のうち、どの部位における振動が最も大きいかを調べた。最も振動の影響を受ける部位の振動を抑制することにより、効果的に乗員の快適さを向上させることができる。その結果を図１乃至図３を参照して説明する。
最初に、一般的な体格の乗員を想定して、振動解析モデルを用い、ルンゲクッタ・ギル法により振動解析（コンピューターシミュレーション）を行った。共振点として解析した部位は図１に示すように、頭部Ｈ、胴体部Ｃ、大腿部Ｔ、下腿部Ｓである。

その振動解析の結果が図２である。図２における縦軸は頭部Ｈにおける上下方向の加速度の車体比である。
これにより、共振による加速度は頭部Ｈにおいて最も大きいことがわかったので、以下では頭部Ｈにおける振動の加速度を抑制する。

次に、自動車用シート１の特性を変化させることで、どの程度の振動抑制効果があるかを仮想試験システム（コンピューターシミュレーション）によって検証する。ここでは、自動車用シート１の特性のうち、座部３の硬さの変更による振動抑制効果を調べた。
自動車用シート１の座部３の硬さの最適化方法として、滑降シンプレックス法を採用し、自動車用シート１に座った乗員にかかる振動の周波数に対応した、振動の加速度を最小とする座部３の硬さを決定した。具体的には、通常乗員が不快に感じ易い振動の周波数帯域４〜８Ｈｚに、頭部Ｈにおける振動の周波数のピーク値が入らないようにした。その結果が図３である。
これにより、上下方向の加速度のピーク値が約２５％低減可能であることが確認できた。また、座部３の硬さの最適化前には加速度のピーク値が、人間が不快に感じる周波数である４Ｈｚ付近にあったが、最適化後ではピーク値が不快な４〜８Ｈｚから外れた２Ｈｚ付近にシフトした。

以上のように、自動車用シート１の特性（ここでは座部３の硬さ）を変化させることで、乗員の頭部Ｈにかかる振動を抑制できることが確認できた。同様にして、自動車用シート１の背もたれ部２の硬さ、背もたれ部２の角度θ、座部３の角度φを変化させることでも乗員の頭部Ｈにかかる振動を抑制できる。

次に、図４乃至図９を参照して、本発明の第一実施形態に係る自動車用シート１の振動抑制装置１０を説明する。
この自動車用シート１の振動抑制装置１０は、ヘッドレスト２ａを有する背もたれ部２と座部３からなる自動車用シート１にかかる振動を抑制するものであって、主に振動センサー１１と、エアクッション１２Ａ，１２Ｂ，１２Ｃ，１２Ｄと、モーター１８Ａ，１８Ｂと、記憶部１６と、制御部１７と、を備えるものである。

振動センサー１１は、シート下部の床上に設置されており、自動車用シート１に座った乗員の頭部Ｈにかかる振動の周波数及び上下方向の加速度を検出する。この振動センサー１１は乗員の頭部Ｈに取付けられていないので、振動センサー１１によって乗員の頭部Ｈにかかる振動を直接測定できるわけではない。しかし、シート下部の床上にかかる振動と乗員の頭部Ｈにかかる振動には、一定の相関関係があるので、振動センサー１１でシート下部の床上にかかる振動を検出すると同時に、その振動を乗員の頭部Ｈにかかる振動として変換している。

エアクッション１２Ａ，１２Ｂ，１２Ｃ，１２Ｄは、背もたれ部２には乗員の背中及び腰部を支えるように上下に二つ（第一エアクッション１２Ａ及び第二エアクッション１２Ｂ）、座部３には臀部及び大腿部を支えるように前後に二つ（第三エアクッション１２Ｃ及び第四エアクッション１２Ｄ）内蔵されている。
いずれのエアクッション１２Ａ，１２Ｂ，１２Ｃ，１２Ｄも、空気供給管１３を通してコンプレッサー１４から空気が供給される。そして、エアクッション１２Ａ，１２Ｂ，１２Ｃ，１２Ｄとコンプレッサー１４との間には空気供給管１３にそれぞれバルブ１５Ａ，１５Ｂ，１５Ｃ，１５Ｄが設けられており、それぞれのエアクッション１２Ａ，１２Ｂ，１２Ｃ，１２Ｄは他のエアクッションとは独立してその圧力（内圧）を調整できるようになっている。
また、背もたれ部２及び座部３におけるエアクッション１２Ａ，１２Ｂ，１２Ｃ，１２Ｄの配置されている深さは、それぞれのエアクッション１２Ａ，１２Ｂ，１２Ｃ，１２Ｄの圧力の調整によって、乗員が背もたれ部２及び座部３の硬さの変化を感じ取れる程度の深さである。
また、それぞれのエアクッション１２Ａ，１２Ｂ，１２Ｃ，１２Ｄの圧力は圧力検出部２０によりモニターされている。

モーター１８Ａ，１８Ｂは、ピニオン１９Ａ，１９Ｂを介して背もたれ部２及び座部３の両方の角度θ，φを変化させる動力である。ここでいう背もたれ部２及び座部３の角度θ，φとは、図５に示すように、それぞれ背もたれ部２と水平面とのなす角θ、及び座部３と水平面のなす角φをいう。背もたれ部２用には第一モーター１８Ａが、座部３用には第二モーター１８Ｂが設けられており、背もたれ部２の角度θと座部３の角度φはそれぞれ独立して変化させることができる。
また、ピニオン１９Ａ，１９Ｂには角度検出部２１が併設されており、角度検出部２１でピニオン１９Ａ，１９Ｂの回転量を計測することにより、背もたれ部２及び座部３の角度θ，φがモニターされている。

記憶部１６は、パターン表が記憶されており、パターン表には自動車用シート１に座った乗員にかかる振動の周波数に対応した、振動の加速度を最小とする最適パターンが予め入力されている。
この最適パターンとして入力されているものとは、図７に示すように、２〜１４Ｈｚの周波数帯（２Ｈｚ間隔の平均値）及び乗員の体格（身長、体重）に対応して、仮想試験システム（コンピューターシミュレーション）で滑降シンプレックス法を用いることによって算出され、最適化された背もたれ部２の硬さ及び座部３の硬さ（最適硬さ）、すなわちそれぞれのエアクッション１２Ａ，１２Ｂ，１２Ｃ，１２Ｄの最適圧力と、背もたれ部２の角度θ及び座部３の角度φ（最適角度）である。
これらの具体的な数値としては、図８に示すようになる。図８（ａ）は、振動解析モデルにおける各部位と図８（ｂ）に示すばね定数ｋ_n及び粘性減衰係数ｃ_nとの関係を示している。図８（ｂ）では、背もたれ部２及び座部３の硬さを、エアクッション１２Ａ，１２Ｂ，１２Ｃ，１２Ｄのばね定数ｋ_n及び粘性減衰係数ｃ_nとして算出している。なお、このｎ＝１，２，３，４は第一エアクッション１２Ａから順に対応している。このようにばね定数ｋ_n及び粘性減衰係数ｃ_nを最適パターンとしてパターン表に入力していても、ばね定数ｋ_n及び粘性減衰係数ｃ_nをエアクッション１２Ａ，１２Ｂ，１２Ｃ，１２Ｄの圧力や、背もたれ部２及び座部３の硬さに変換可能である。
なお、パターン表におけるパラメータとして、周波数と体格だけでなく、男女の別、年齢、体型等を加えた最適パターンを予め準備しておくと、振動抑制がより向上する。また、周波数帯の分割を細かくするほど、振動抑制がより向上する。

制御部１７は、振動センサー１１が検出した振動の周波数及び乗員の体格に対応した最適パターンを記憶部１６から読み出して、その最適パターンと圧力検出部２０で検出された現状のエアクッション１２Ａ，１２Ｂ，１２Ｃ，１２Ｄの圧力との差分を算出する。そして、制御部１７は、コンプレッサー１４やバルブ１５Ａ，１５Ｂ，１５Ｃ，１５Ｄを介して空気を複数のエアクッション１２Ａ，１２Ｂ，１２Ｃ，１２Ｄに供給して背もたれ部２及び座部３の硬さを最適化させる。
それと同時に制御部１７は、最適パターンと、角度検出部２１で検出された現状の背もたれ部２及び座部３の角度θ，φとの差分を算出し、モーター１８Ａ，１８Ｂを介して背もたれ部２及び座部３の角度θ，φを最適化させる。

入力部２２では、乗員が自分の身長（または座高）、体重を入力する。
ここで、入力部２２で乗員が自ら入力する手間を省くために、座高を測定する赤外線センサーや、体重を測定する重量センサーを設けておいてもよい。
さらには、指紋や静脈等の生体認証によって、個人データを入力（呼び出し）可能にしておいてもよい。

次に、図９に示すフローチャートを参照して、本発明の第一実施形態に係る自動車用シート１の振動抑制装置１０のアクティブ制御について説明する。
まず、システム全体の初期化を行う（ステップＳ１０１（以下、「ステップ」という語を省略する））。
次に、制御部１７は、乗員によって入力され記憶部１６に記憶された乗員の身長、体重を読み込む（Ｓ１０２）。

次に、制御部１７は圧力検出部２０から各エアクッション１２Ａ，１２Ｂ，１２Ｃ，１２Ｄの圧力の測定値を読み込む（Ｓ１０３）。これと同時に、角度検出部２１から背もたれ部２の角度θ及び座部３の角度φの測定値を読み込む（Ｓ１０４）。

次に、制御部１７は振動センサー１１からの信号を読み込み、乗員にかかる振動の有無を判断する（Ｓ１０５）。
このとき、振動があれば振動センサー１１からその振動の周波数を読み込む（Ｓ１０６）。

次に、制御部１７はその周波数及び乗員の体格に対応した最適パターン（エアクッション１２Ａ，１２Ｂ，１２Ｃ，１２Ｄの最適圧力、背もたれ部２及び座部３の最適角度）を読み込む（Ｓ１０７）。

次に、制御部１７は、エアクッション１２Ａ，１２Ｂ，１２Ｃ，１２Ｄの最適圧力とエアクッション１２Ａ，１２Ｂ，１２Ｃ，１２Ｄの圧力測定値とを比較して、コンプレッサー１４の出力制御を行ったり、バルブ１５Ａ，１５Ｂ，１５Ｃ，１５Ｄを開放又は閉鎖して、各エアクッション１２Ａ，１２Ｂ，１２Ｃ，１２Ｄの圧力を最適圧力に合わせせることで、背もたれ部２及び座部３の硬さを最適化させる（Ｓ１０８）。
それと同時に制御部１７は、背もたれ部２及び座部３の最適角度と角度測定値とを比較して、モーター１８Ａ，１８Ｂを駆動し、背もたれ部２及び座部３の角度θ，φを最適角度に合わせる（Ｓ１０９）。
以上が自動車用シート１の振動抑制装置１０のアクティブな制御の１サイクルであり、制御を終了するか否か判断する（Ｓ１１０）。
このとき、制御を終了しない場合には、Ｓ１０５に戻る。

なお、２サイクル目以降のＳ１０８では、制御部１７は、最適圧力と１サイクル前における最適圧力とを比較してエアクッション１２Ａ，１２Ｂ，１２Ｃ，１２Ｄの圧力を最適化する。同様に２サイクル目以降のＳ１０９では、制御部１７は、最適角度と１サイクル前における最適角度とを比較して背もたれ部２及び座部３の角度θ，φを最適化する。
また、Ｓ１０５において振動を検出しなかったが制御を終了しない場合には、振動を検出するまで待ち続ける。

以上のように構成された自動車用シート１の振動抑制装置１０によれば、自動車用シート１に座った乗員にかかる振動の周波数を振動センサー１１によって検出すると、制御部１７が、背もたれ部２及び座部３に両方に内蔵された複数のエアクッション１２Ａ，１２Ｂ，１２Ｃ，１２Ｄのそれぞれに空気供給手段（コンプレッサー１４、空気供給管１３、及びバルブ１５Ａ，１５Ｂ，１５Ｃ，１５Ｄ）を介して空気を供給するとともに、角度調整手段（モーター１８Ａ，１８Ｂ、ピニオン１９Ａ，１９Ｂ）を介して背もたれ部２及び座部３の角度θ，φを変化させるので、背もたれ部２及び座部３の硬さと角度θ，φを任意に設定でき、乗員にかかる振動を低減することができる。この振動センサーで検出する振動は、その発生原因によらず乗員にかかるものであるので、自動車の加速減速や旋回による振動、及び路面の凹凸による振動のいずれも低減することができる。また、背もたれ部２及び座部３の硬さと、背もたれ部２及び座部３の角度を同時に制御するので、振動抑制の効果が大きい。

しかも、制御部１７は、自動車用シート１に座った乗員にかかる振動の周波数に対応して、振動を最小とするように背もたれ部２及び座部３の硬さを最適化させるとともに、背もたれ部２及び座部３の角度θ，φを最適化させるので、どの周波数に対しても同じように振動制御する場合に比べて、振動をより低減することができる。
さらに、自動車用シート１に座った乗員にかかる振動の周波数に対応した、振動を最小とする背もたれ部２の硬さ、座部３の硬さ、背もたれ部２の角度θ、及び座部３の角度φである最適パターンが、記憶部１６のパターン表に予め入力されており、制御部１７がその最適パターンを記憶部１６から読み出して背もたれ部２の硬さ、座部３の硬さ、背もたれ部２の角度θ、及び座部３の角度φを最適化させるので、振動を検出するたびに制御部１７がその周波数に対応して、振動を最小とする背もたれ部２の硬さ、座部３の硬さ、背もたれ部２の角度θ、及び座部３の角度φを演算し、それに基づいて硬さ及び角度θ，φを最適化する場合に比べ、背もたれ部２の硬さ、座部３の硬さ、背もたれ部２の角度θ、及び座部３の角度φの制御を高速に行うことができる。よって、乗員にかかる振動を瞬時に低減することができるので、乗員は快適で疲れ難い。

また、最適パターンは、自動車用シート１に座った乗員にかかる振動の周波数に加え、乗員の体格にも対応しているので、体格の違いにより頭部Ｈにかかる振動が異なる子供と大人では、それぞれ異なる制御を行うことができ、確実に乗員にかかる振動を軽減することができる。
また、最適パターンは、仮想試験システム（コンピューターシミュレーション）によって算出されたので、それぞれの振動の周波数について実測して最適パターンを作成する場合に比べ、最適パターンを短時間で得ることができる。しかも最適パターン作成にかかるコストが低廉である。

また、振動センサー１１は、自動車用シート１に座った乗員の頭部Ｈにかかる振動の周波数を検出するので、制御部１７によって振動を最小とするように制御される対象は、頭部Ｈにかかる振動となる。つまり、人体の各部位のうち最も振動が大きくなり易い頭部Ｈにおいて、その振動を小さくできるので、乗員はより快適である。
さらに、振動センサー１１は、シート１下部の床上に設置されているので、車体下部からシート１に伝わる振動の周波数を、乗員に伝わる前に検出することができる。つまり、振動はタイヤ、車体下部、シート、乗員の順に伝わるので、振動が乗員に伝わる前に車体下部が振動した段階で振動抑制装置１を作動させることができ、乗員はより快適である。

（第二実施形態）
次に図１０乃至図１２を参照して、本発明の第二実施形態に係る自動車用シート１の振動抑制装置１０を説明する。なお、第一実施形態と同一部分には同一符号を付した。

本実施形態の第一実施形態との違いは、背もたれ部２及び座部３の角度θ，φをアクティブ制御しないため、モーター１８Ａ，１８Ｂやピニオン１９Ａ，１９Ｂを有しないことである。その他の構成要素に関しては第一実施形態と同一である。ブロック図としては、図６におけるモーター１８Ａ，１８Ｂ、ピニオン１９Ａ，１９Ｂ、角度検出部２１を除いたものとなる。
つまり、振動に対して背もたれ部２及び座部３の硬さのみを最適化して、乗員の頭部Ｈにかかる振動を抑制する。

もちろん、本実施形態に係る自動車用シート１の振動抑制装置１０における記憶部１６に予め入力されたパターン表には、図１１に示すように、最適パターンとして、各エアクッション１２Ａ，１２Ｂ，１２Ｃ，１２Ｄの最適圧力が入力されているのみで、背もたれ部２及び座部３の最適角度は入力されていない。

次に、図１２に示すフローチャートを参照して、本発明の第二実施形態に係る自動車用シート１の振動抑制装置１０のアクティブ制御について説明する。
まず、システム全体の初期化を行う（Ｓ２０１）。
次に、制御部１７は、乗員によって入力され記憶部１６に記憶された乗員の身長、体重を読み込む（Ｓ２０２）。

次に、制御部１７は圧力検出部２０から各エアクッション１２Ａ，１２Ｂ，１２Ｃ，１２Ｄの圧力の測定値を読み込む（Ｓ２０３）。

次に、制御部１７は振動センサー１１からの信号を読み込み、乗員にかかる振動の有無を判断する（Ｓ２０５）。
このとき、振動があれば振動センサー１１からその振動の周波数を読み込む（Ｓ２０６）。

次に、制御部１７はその周波数及び乗員の体格に対応した最適パターンを読み込む（Ｓ２０７）。

次に、制御部１７はエアクッション１２Ａ，１２Ｂ，１２Ｃ，１２Ｄの最適圧力とエアクッション１２Ａ，１２Ｂ，１２Ｃ，１２Ｄの圧力測定値とを比較して、コンプレッサー１４の出力制御を行い、バルブ１５Ａ，１５Ｂ，１５Ｃ，１５Ｄを開放又は閉鎖して、各エアクッション１２Ａ，１２Ｂ，１２Ｃ，１２Ｄの圧力を最適圧力に合わせることで、背もたれ部２及び座部３の硬さを最適化させる（Ｓ２０８）。
そして、制御を終了するか否か判断する（Ｓ２１０）。制御を終了しない場合には、Ｓ２０５に戻る。

このように構成された自動車用シート１の振動抑制装置１０であっても、背もたれ部２及び座部３の硬さが最適化されるので、乗員にかかる振動を低減することができ、乗員は快適である。第一実施形態と異なり、制御の対象は背もたれ部２及び座部３の硬さのみであるが、背もたれ部２及び座部３の硬さを制御することによる振動抑制効果は、背もたれ部２及び座部３の角度θ，φを制御することによる振動抑制効果よりも大きいので、乗員にかかる振動を効率よく低減することができる。
また、角度調整手段を備えない分、自動車用シート１の振動抑制装置１０の構造が単純になるので、故障の可能性が低くなるとともに、コストも低廉となる。

なお、制御の対象を第一実施形態においては背もたれ部２及び座部３の硬さと角度θ，φ、第二実施形態においては背もたれ部２及び座部３の硬さとしたが、これに限られるものではなく、背もたれ部２の硬さ、座部３の硬さ、背もたれ部２の角度θ、座部３の角度φのうち少なくとも一つであればよい。

また、第一、第二実施形態において、エアクッション１２Ａ，１２Ｂ，１２Ｃ，１２Ｄを四つとしたが、これに限られるものではなく、図１３に示すように、エアクッション１２Ａ，１２Ｂ，１２Ｃ，１２Ｄを背もたれ部２や座部３の左右両端にも設けてもよい。もちろん、これより少数でもよい。エアクッション１２Ａ，１２Ｂ，１２Ｃ，１２Ｄの数を変更したときには、それに伴ってパターン表の最適パターンを変更する必要がある。

また、最適パターンは、自動車用シート１に座った乗員の頭部Ｈにかかる振動の周波数及び乗員の体格に対応しているとしたが、少なくとも周波数に対応していればよい。

また、振動センサー１１は、自動車用シート１に座った乗員の頭部Ｈにかかる振動の周波数を検出するとしたが、胴体部Ｃや大腿部Ｔの振動の周波数を検出するものであってもよい。
さらに、振動センサー１１は、シート１下部の床上に設置されているとしたが、これに限られるものではなく、例えばヘッドレスト２ａに内蔵されていてもよい。

また、ＧＰＳ機能等を用い３Ｄ道路データを事前に取得することで、所定時間後の車体の振動を予測できるので、それによって車体側（サスペンション）により車体床下振動の最小化を図ることができる。このような振動の予見制御を行うことで、さらに乗員の乗り心地が向上する。

また、本発明の実施形態に係る自動車用シート１の振動抑制装置１０の配置場所は運転席に限られず、助手席や後部座席にも配置可能である。
また、角度調整手段として、モーター１８Ａ，１８Ｂとピニオン１９Ａ，１９Ｂを挙げたが、これに限られるものではなく、公知の他の機構によって背もたれ部２及び座部３の角度θ，φを調整してもよい。エアクッション１２Ａ，１２Ｂ，１２Ｃ，１２Ｄの圧力調整も同様である。

また、最適パターンとして入力されている物理量は、背もたれ部２及び座部３の硬さや角度に変換できるものであればよい。
また、最適パターンは、仮想試験システム（コンピューターシミュレーション）によって算出されたとしたが、それぞれの振動の周波数や体格等ごとに事前に実測して作成していてもよい。

１ 自動車用シート
２ 背もたれ部
２ａ ヘッドレスト
３ 座部
１０ 自動車用シートの振動抑制装置
１１ 振動センサー
１２ エアクッション
１２Ａ エアクッション（第一エアクッション）
１２Ｂ エアクッション（第二エアクッション）
１２Ｃ エアクッション（第三エアクッション）
１２Ｄ エアクッション（第四エアクッション）
１３ 空気供給管（空気供給手段）
１４ コンプレッサー（空気供給手段）
１５Ａ バルブ（空気供給手段）
１５Ｂ バルブ（空気供給手段）
１５Ｃ バルブ（空気供給手段）
１５Ｄ バルブ（空気供給手段）
１６ 記憶部
１７ 制御部
１８Ａ モーター（第一モーター、角度調整手段）
１８Ｂ モーター（第二モーター、角度調整手段）
１９Ａ ピニオン（角度調整手段）
１９Ｂ ピニオン（角度調整手段）
２０ 圧力検出部
２１ 角度検出部
２２ 入力部
Ｃ 胴体部
Ｈ 頭部
Ｓ 下腿部
Ｔ 大腿部
θ 背もたれ部の角度
φ 座部の角度

Claims (7)

1. 背もたれ部と座部からなる自動車用シートにかかる振動を抑制する装置であって、
   前記自動車用シートに座った乗員にかかる振動の周波数を検出する振動センサーと、
   前記背もたれ部及び前記座部の両方又は一方に内蔵された複数のエアクッションと、
   前記複数のエアクッションのそれぞれに空気を供給する空気供給手段と、
   前記自動車用シートに座った乗員にかかる振動の周波数に対応した、振動を最小とする前記背もたれ部又は前記座部の硬さである最適パターンが予め入力されたパターン表が記憶された記憶部と、
   前記振動センサーが検出した振動の周波数に対応した前記最適パターンを前記記憶部から読み出して、前記空気供給手段を介して空気を前記複数のエアクッションに供給して前記背もたれ部又は前記座部の硬さを最適化させる制御部を備えることを特徴とする自動車用シートの振動抑制装置。
2. 背もたれ部と座部からなる自動車用シートにかかる振動を抑制する装置であって、
   前記自動車用シートに座った乗員にかかる振動の周波数を検出する振動センサーと、
   前記背もたれ部及び前記座部の両方又は一方の角度を変化させる角度調整手段と、
   前記自動車用シートに座った乗員にかかる振動の周波数に対応した、振動を最小とする前記背もたれ部又は前記座部の角度である最適パターンが予め入力されたパターン表が記憶された記憶部と、
   前記振動センサーが検出した振動の周波数に対応した前記最適パターンを前記記憶部から読み出して、前記角度調整手段を介して前記背もたれ部又は前記座部の角度を最適化させる制御部を備えることを特徴とする自動車用シートの振動抑制装置。
3. 背もたれ部と座部からなる自動車用シートにかかる振動を抑制する装置であって、
   前記自動車用シートに座った乗員にかかる振動の周波数を検出する振動センサーと、
   前記背もたれ部及び前記座部の両方又は一方に内蔵された複数のエアクッションと、
   前記複数のエアクッションのそれぞれに空気を供給する空気供給手段と、
   前記背もたれ部及び前記座部の両方又は一方の角度を変化させる角度調整手段と、
   前記自動車用シートに座った乗員にかかる振動の周波数に対応した、振動を最小とする前記背もたれ部又は前記座部の硬さ及び前記背もたれ部又は前記座部の角度である最適パターンが予め入力されたパターン表が記憶された記憶部と、
   前記振動センサーが検出した振動の周波数に対応した前記最適パターンを前記記憶部から読み出して、前記空気供給手段を介して空気を前記複数のエアクッションに供給して前記背もたれ部又は前記座部の硬さを最適化させるとともに、前記角度調整手段を介して前記背もたれ部又は前記座部の角度を最適化させる制御部を備えることを特徴とする自動車用シートの振動抑制装置。
4. 前記最適パターンは、前記自動車用シートに座った乗員にかかる振動の周波数に加え、乗員の体格にも対応していることを特徴とする請求項１乃至３のうちいずれか一つに記載の自動車用シートの振動抑制装置。
5. 前記振動センサーは、前記自動車用シートに座った乗員の頭部にかかる振動の周波数を検出することを特徴とする請求項１乃至４のうちいずれか一つに記載の自動車用シートの振動抑制装置。
6. 前記振動センサーは、前記シート下部の床上に設置されていることを特徴とする請求項１乃至５のうちいずれか一つに記載の自動車用シートの振動抑制装置。
7. 前記最適パターンは、仮想試験システムによって算出されたことを特徴とする請求項１乃至６のうちいずれか一つに記載の自動車用シートの振動抑制装置。

Images