JP2022106405A - リクライニング角検出装置 - Google Patents

Abstract

【課題】リクライニングシートの大型化を招くことなく、角度センサを用いてリクライニング角を正確に検出できるリクライニング角検出装置を構成する。【解決手段】リクライニング角検出装置Ｓが、角度センサ２０と、角度センサ２０のセンサ軸２０ａに連結された第１アーム２１と、第１アーム２１の揺動端部２１ｂとシートバックとに連結された第２アーム２２とを備えている。揺動軸芯Ｘとセンサ軸芯Ｔ０との軸芯間距離Ｌ０、センサ軸芯Ｔ０と第１アーム２１の第１枢支軸芯Ｔ１との間の第１アーム長Ｌ１、第１枢支軸芯Ｔ１と第２アーム２２の第２枢支軸芯Ｔ２との間の第２アーム長Ｌ２、揺動軸芯Ｘと、第２枢支軸芯Ｔ２との間の揺動半径ｒの夫々の関係を、（Ｌ０＋ｒ）：（Ｌ１＋Ｌ２）＝１：１．１～１：１．５であり、且つ、Ｌ１＞Ｌ２であり、Ｌ１：Ｌ２＝１：０．２～１：０．５に設定した。【選択図】図４

Description

本発明は、リクライニング角検出装置に関する。

シートクッションとシートバックとの揺動角（リクライニング角）の検出が可能なリクライニング角検出装置として、特許文献１，２に記載されるようにリミットスイッチを用いたものや、特許文献３に記載される角度センサを用いたものが提案されている。

特許文献１は、モータの駆動により減速機構がシートクッションに対するシートバックの角度を設定するように構成されると共に、シートクッションに対して、シートバックを前倒れ姿勢に操作したことをリミットスイッチが検出するように構成されている。

特許文献２は、シートクッションに対するシートバックの姿勢を変更可能なリクライニングシートにおいて、操作部材の位置をリミットスイッチで検出することにより、シートバックが前倒れ姿勢にあることを検出する構成が記載されている。

特許文献３は、シートクッションに対するシートバックの傾斜角度を検出するため、ポテンショメータやロータリエンコーダ等の角度センサを備えた構成が記載されている。

特開２００７－２２９０５５号公報 特開２０１９－１３７１３２号公報 特開２０１７－１９００４６号公報

特許文献１，２に記載されるようにリミットスイッチを用いるものでは、検出可能なリクライニング角が固定されるため、特許文献３に記載されるようにポテンショメータやロータリエンコーダ等の角度センサの利用が考えられている。

角度センサは、回動型の軸体（以下、センサ軸と称する）の回転角を電気的に検出するものであることから、シートクッションとシートバックとを揺動自在に連結する枢支軸と同軸芯上にセンサ軸を配置することが理想である。

しかしながら、シートクッションとシートバックとを連結する枢支軸の近傍には、特許文献１，２にも示されるように、ロック機構や、スプリング、あるいは、リクライニング角を設定するアクチュエータ等が配置されるため、枢支軸と同軸芯上に角度センサを配置することはスペースの点から困難である。

また、角度センサのセンサ軸を、枢支軸と同軸芯上に配置することを想像した場合に、揺動軸芯に沿う方向での外方に角度センサが突出する位置関係となり、リクライニングシートの大型化を招くことも懸念され改善の余地がある。

このような不都合を解消するため、枢支軸から離間した位置に角度センサを配置し、例えば、リンク機構を介してリクライニング角を角度センサのセンサ軸に伝える構成も考えられるものの、正確なリクライニング角を検出できないことも想像できる。

このような理由から、リクライニングシートの大型化を招くことなく、角度センサを用いてリクライニング角を正確に検出できるリクライニング角検出装置が求められる。

本発明に係るリクライニング角検出装置の特徴構成は、シートクッションに対し揺動軸芯を中心に揺動自在に連結したシートバックの揺動角を検出するリクライニング角検出装置であって、前記リクライニング角検出装置は、前記シートクッションの側方に配置される角度センサと、前記角度センサのセンサ軸に対し基端部が連結され、前記センサ軸を中心に揺動する第１アームと、夫々の端部が、前記第１アームの揺動端部と前記シートバックの側部とに揺動自在に連結された第２アームとを備え、前記揺動軸芯と前記センサ軸のセンサ軸芯との距離を、軸芯間距離Ｌ０とし、前記センサ軸芯と、前記第１アームのうち前記第２アームが連結する第１枢支軸芯との距離を、第１アーム長Ｌ１とし、前記第１枢支軸芯と、前記第２アームのうち前記シートバックの側部に連結する第２枢支軸芯との距離を、第２アーム長Ｌ２とし、前記揺動軸芯と、第２枢支軸芯との距離を、揺動半径ｒとした場合に、前記軸芯間距離Ｌ０と、前記第１アーム長Ｌ１と、前記第２アーム長Ｌ２と、前記揺動半径ｒとの関係が、（Ｌ０＋ｒ）：（Ｌ１＋Ｌ２）＝１：１．１～１：１．５であり、且つ、Ｌ１＞Ｌ２であり、Ｌ１：Ｌ２ ＝１：０．２～１：０．５である点にある。

この特徴構成によると、揺動軸芯の延長上にセンサ軸を配置するものと比較して、シートの幅方向で突出する位置に角度センサを配置しなくて済む。また、例えば、図４に示す軸芯間距離Ｌ０と、第１アーム長Ｌ１と、第２アーム長Ｌ２と、揺動半径ｒとの関係を前述のように設定することで、図６に示すようにリクライニング角θと、センサ検出角θ′との関係が線形性を有する直線となる検出特性ラインＦに近似させることが可能となる。
従って、リクライニングシートの大型化を招くことなく、角度センサを用いてリクライニング角を正確に検出できるリクライニング角検出装置が得られた。

上記構成に加えた構成として、前記シートクッションと前記シートバックとを有するリクライニングシートが車両に備えられ、前記角度センサと、前記第１アームと、前記第２アームとが、前記リクライニングシートのうち、前記車両の幅方向での中央側に配置されても良い。

これによると、例えば、乗用車の運転座席と、助手席とでは、車体の中央側で、一般にコンソールボックスが配置される領域に隣接して角度センサ等が配置されるため、車体の中央側の空間を有効に活用できる。

上記構成に加えた構成として、前記シートクッションに連結する支持側フレームと、前記シートバックに連結する揺動側フレームと、前記揺動軸芯を中心にこれらを揺動自在に連結する枢支軸とを有するフレームユニットが構成され、前記角度センサが前記支持側フレームに支持され、前記第２アームが連結する前記第２枢支軸芯が前記揺動側フレームに備えられても良い。

これによると、支持側フレームと揺動側フレームとに、例えば、高強度の材料が用いられることにより、支持側フレームに角度センサを支持し、揺動側フレームに形成された第２枢支軸芯に第２アームの端部を枢支することで、例えば、振動により角度センサの位置と、第２枢支軸芯の位置と変動する等の不都合を招くことがなく、リクライニング角を高い精度で検出できる。

上記構成に加えた構成として、前記角度センサが前記支持側フレームの外側面に支持されても良い。

これによると、角度センサを支持側フレームの外面に支持することが可能となり取付けやメンテナンスを容易に行える。

乗用車のリクライニングシートの配置を示す平面図である。 リクライニングシートの側面図である。 リクライニングシートに取り付けられたリクライニング角検出装置の各部の位置関係を示す側面図である。 第１アームと第２アームとの関係を示す側面図である。 第１アームと第２アームとの関係を示す側面図である。 検出特性を示すグラフである。

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
〔基本構成〕
図１、図２に示すように、シートクッション１と、このシートクッション１に対し揺動軸芯Ｘを中心に揺動自在に連結したシートバック２とを備えてリクライニングシートＲＳが構成されている。このリクライニングシートＲＳには、横向き姿勢の揺動軸芯Ｘを中心にしたシートクッション１とシートバック２との揺動角（以下、リクライニング角と称する）を検出するリクライニング角検出装置Ｓを備えている。

図１には、車両の具体例として、右ハンドル仕様の乗用車の運転座席に備えられたリクライニングシートＲＳと、助手席に備えられたリクライニングシートＲＳとの平面視を示している。同図に示すように、左右のリクライニングシートＲＳの間（車体中央部）にコンソールボックス３が配置され、何れのリクライニングシートＲＳも、リクライニング角検出装置Ｓが車体中央側に配置されている。

左右のリクライニングシートＲＳの外側にドア４が配置され、右側のリクライニングシートＲＳ（運転座席）の前側にステアリングホイール５が配置されている。尚、この車両では、ステアリングホイール５のパッド部にエアバッグ（図示せず）を収容し、左側のリクライニングシートＲＳ（助手席）の前方のパネル部６にエアバッグ（図示せず）を収容している。

〔リクライニングシート〕
図２、図３に示すように、リクライニングシートＲＳは、左右一対の支持側フレーム１１でシートクッション１を支持し、左右一対の揺動側フレーム１２でシートバック２を支持している。また、左右の支持側フレーム１１の夫々は、ブラケット部１１ａを有している。夫々のブラケット部１１ａは、支持側フレーム１１の後端に位置すると共に、揺動軸芯Ｘと同軸芯の枢支軸１３により左右の揺動側フレーム１２を揺動自在に支持している。本実施形態において、揺動側フレーム１２と、枢支軸１３は、シートバック２と一体となって揺動する。

左右一対の支持側フレーム１１と、左右一対の揺動側フレーム１２と、枢支軸１３とでフレームユニットが構成されている。尚、図２、図３は側面視であるため、フレームユニットを構成する一対の支持側フレーム１１と、一対の揺動側フレーム１２のうち一方のみを示している。左右一対のブラケット部１１ａを含む支持側フレーム１１と、左右一対の揺動側フレーム１２とには、鋼材が用いられている。

図面には示していないが、リクライニングシートＲＳは、枢支軸１３を揺動側フレーム１２にスプライン嵌合等の技術で一体回動できるように連結し、枢支軸１３を支持側フレーム１１に対して自由に回転できるように遊転支承している。更に、電動モータの駆動力を減速して枢支軸１３に伝える揺動駆動部（図示せず）を備えることにより、電動モータの駆動力でシートバック２の揺動姿勢を変更できるように構成されている。

尚、電動モータの駆動力によりシートバック２の姿勢を決める構成を説明したが、リクライニング角を任意に設定できるように、例えば、支持側フレーム１１と、揺動側フレーム１２とを複数のリクライニング角の何れかでロックできるように、支持側フレーム１１と、揺動側フレーム１２との間にロック機構を備え、人為的な操作でロック機構を解除した状態で揺動姿勢を任意に設定できるように構成しても良い。

〔リクライニング角検出装置〕
リクライニング角検出装置Ｓは、図３に示すように支持側フレーム１１のブラケット部１１ａに支持されたポテンショメータで成る角度センサ２０と、角度センサ２０のセンサ軸２０ａに対し基端部２１ａが連結された第１アーム２１と、第１アーム２１の揺動端部２１ｂと揺動側フレーム１２との間に配置された第２アーム２２とを備えている。

このような構成において、第１アーム２１の揺動端部２１ｂと第２アーム２２の基端側とは、揺動軸芯Ｘと平行姿勢の第１枢支軸２３で互いに揺動自在に連結され、第２アーム２２の揺動端側と揺動側フレーム１２とは、揺動軸芯Ｘと平行姿勢の第２枢支軸２４によって互いに揺動自在に連結されている。

図３～図５に示すように、リクライニング角検出装置Ｓは、揺動軸芯Ｘと、センサ軸２０ａのセンサ軸芯Ｔ０との距離を軸芯間距離Ｌ０とし、センサ軸芯Ｔ０と第１枢支軸２３の中心の第１枢支軸芯Ｔ１との距離を第１アーム長Ｌ１とし、第１枢支軸芯Ｔ１と第２枢支軸２４の中心の第２枢支軸芯Ｔ２との距離を第２アーム長Ｌ２としている。また、揺動軸芯Ｘと第２枢支軸芯Ｔ２との距離を揺動半径ｒとしている。

このように、軸芯間距離Ｌ０と、第１アーム長Ｌ１と、第２アーム長Ｌ２と、揺動半径ｒとを設定した場合に、
（Ｌ０＋ｒ）：（Ｌ１＋Ｌ２）＝１：（１．１１～１．５）・・・・・Ａ１式
Ｌ１＞Ｌ２・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・Ａ２式
Ｌ１：Ｌ２ ＝ １：０．２～１：０．５・・・・・・・・・・・・・Ａ３式
との関係が設定されている。

つまり、Ａ１式は、軸芯間距離Ｌ０と揺動半径ｒとの加算値を「１」とした場合に、第１アーム長Ｌ１と第２アーム長Ｌ２との加算値が、「１．１１～１．５」の範囲に含まれる比率にあることを示している。

また、Ａ２式は、第１アーム長Ｌ１の値が、第２アーム長Ｌ２の値より大きいことを示している。

更に、Ａ３式は、第１アーム長Ｌ１の値を「１」とした場合に、第２アーム長Ｌ２の値が、「０．２～０．５」の範囲に含まれる比率の関係にあることを示している。

これら、Ａ１式とＡ２式と、Ａ３式の関係を満たすように、軸芯間距離Ｌ０と、第１アーム長Ｌ１と、第２アーム長Ｌ２と、揺動半径ｒとを設定した状態でのセンサ検出角θ′と、リクライニング角θとの関係を図６のグラフに示している。

リクライニング角θは、図３において揺動軸芯Ｘを通過する揺動姿勢ラインＹで示されるものであり、この揺動姿勢ラインＹは揺動側フレーム１２が、揺動軸芯Ｘを中心に揺動した場合の揺動姿勢を表している。また、図３に示す揺動姿勢ラインＹは、リクライニング角θが「０」度である場合の姿勢を示しており、同図に示す「＋」の方向（後傾方向）がリクライニング角θの増大方向であり、「－」の方向（前傾方向）がリクライニング角θの減少方向である。

図６では、リクライニング角θを連続的に変化させた場合の複数の計測ポイントでの角度センサ２０の計測値をセンサ検出角θ′としてドットとして表し、複数のドットの座標を最小二乗法で近似した検出特性ラインＦを示している。このように近似した検出特性ラインＦは、ドットとの誤差が±２．８％未満となる。

〔リクライニング角とセンサ検出角との関係〕
図３、図４には、リクライニング角θが０度にある状態における第１アーム２１と、第２アーム２２との姿勢を示している。また、図５には、図３、図４よりシートバック２が後傾した状態における第１アーム２１と、第２アーム２２との姿勢を示している。上述したように、揺動側フレーム１２と枢支軸１３は、シートバック２と一体となって揺動するので、枢支軸１３に対する第２アーム２２の姿勢は、シートクッション１に対するシートバック２の姿勢と連動している。

以下の説明では、リクライニング角に拘わらず、センサ軸芯Ｔ０と第１枢支軸芯Ｔ１とを結ぶラインをアームラインと称し、揺動軸芯Ｘと第２枢支軸芯Ｔ２とを結ぶラインを揺動角ラインと称している。

図３、図４では、シートバック２のリクライニング角θが０度のときのアームライン（センサ軸芯Ｔ０と第１枢支軸芯Ｔ１とを結ぶライン）を、基準アームラインＷ０とし、揺動角ライン（揺動軸芯Ｘと第２枢支軸芯Ｔ２とを結ぶライン）を基準揺動角ラインＺ０としている。図６のグラフを参照すると、リクライニング角θが０度のときの基準アームラインＷ０が示すセンサ角θ′は、検出特性ラインＦの切片の値となる角度Ｐだけ既に回転した値である。センサ角θ′が０度になるのは、図６に示すように、シートバック２のリクライニング角θが－１１度のときである。そして、センサ角θ′が０度になるときのアームラインを初期アームラインＷＰとする。これにより、角度Ｐは、シートバック２が前傾姿勢（－１１度）となる初期アームラインＷＰと、基準アームラインＷ０との間の角度と捉えることが可能である。これに対し、基準揺動角ラインＺ０は、０度にあるリクライニング角θに対応した姿勢にある。

従って、シートバック２が後傾して図４に示すリクライニング角θが０度から図５に示す状態に達した場合のアームラインを作動アームラインＷ１とし、揺動角ラインを作動揺動角ラインＺ１とすると、基準揺動角ラインＺ０と作動揺動角ラインＺ１との間の角度がリクライニング角θとなり、初期アームラインＷＰと作動アームラインＷ１との間の角度がセンサ検出角θ′となる。

〔実施形態の作用効果〕
このように、前述したＡ１式とＡ２式とＡ３式との関係を満たすように、軸芯間距離Ｌ０と、第１アーム長Ｌ１と、第２アーム長Ｌ２と、揺動半径ｒとを設定することで求められる検出特性ラインＦは、センサ検出角θ′と、リクライニング角θをとの関係誤差を±２．８％未満にすることが可能である。また、検出特性ラインＦは、例えば、勾配と切片との値を制御装置に記憶するだけで、センサ検出角θ′に基づく簡単な演算を行うことでリクライニング角θを求める処理を可能にするものであり、演算によって求めたリクライニング角θは、誤差が±２．８％未満であり、高い精度に維持できる。

また、リクライニング角検出装置Ｓが、複数のリンク部材（第１アーム２１と第２アーム２２）を用いることで、側面視において揺動軸芯Ｘから外れた位置に角度センサ２０を配置できるため、角度センサ２０の配置の自由度が増し、リクライニング角検出装置Ｓの設計を容易にしている。

図１に示すように、車両のリクライニングシートＲＳの幅方向での中央側にリクライニング角検出装置Ｓが配置されるため、車体の中央側の空間を有効に用いることが可能となり、また、ドア４を開放した状態でリクライニング角検出装置Ｓに外部から衝撃を作用させる不都合を招くこともない。鋼材で成る支持側フレーム１１に角度センサ２０を支持し、鋼材で成る揺動側フレーム１２に第２枢支軸２４を支持するため、これらの位置関係を高い精度で維持できる。また、支持側フレーム１１の外側面に角度センサ２０を支持するため、取り付けが可能で、メンテナンスも容易に行える。

例えば、ボタン操作によってリクライニング角を、記憶した角度に設定する制御も行う場合にも、記憶した角度（リクライニング角θ）を目標値として、リクライニング角検出装置Ｓのセンサ検出角θ′に基づく簡単な演算を行うことによりリクライニング角θを求めてフィードバックする制御を高い精度で行える。

先に説明した特許文献３では、エアーバックの膨張展開を禁止する制御をリクライニング角に基づいて判断しており、このような判断を行う場合でも、リクライニング角検出装置Ｓの検出値を用いることで高精度での制御を実現する。

〔別実施形態〕
本発明は、上記した実施形態以外に以下のように構成しても良い（実施形態と同じ機能を有するものには、実施形態と共通の番号、符号を付している）。

（ａ）リクライニング角を手動操作で設定できるように構成されたリクライニングシートＲＳにリクライニング角検出装置Ｓを備えることも可能である。

（ｂ）本発明のリクライニング角検出装置Ｓでは、角度センサ２０としてロータリエンコーダを用いることも可能である。

本発明は、リクライニング角検出装置に利用することができる。

１ シートクッション
２ シートバック
１１ 支持側フレーム
１２ 揺動側フレーム
２０ 角度センサ
２０ａ センサ軸
２１ 第１アーム
２１ａ 基端部
２１ｂ 揺動端部
２２ 第２アーム
Ｌ０ 軸芯間距離
Ｌ１ 第１アーム長
Ｌ２ 第２アーム長
Ｔ０ センサ軸芯
Ｔ１ 第１枢支軸芯
Ｔ２ 第２枢支軸芯
ｒ 揺動半径
Ｓ リクライニング角検出装置
Ｘ 揺動軸芯

Claims (4)

1. シートクッションに対し揺動軸芯を中心に揺動自在に連結したシートバックの揺動角を検出するリクライニング角検出装置であって、
   前記リクライニング角検出装置は、
   前記シートクッションの側方に配置される角度センサと、
   前記角度センサのセンサ軸に対し基端部が連結され、前記センサ軸を中心に揺動する第１アームと、
   夫々の端部が、前記第１アームの揺動端部と前記シートバックの側部とに揺動自在に連結された第２アームとを備え、
   前記揺動軸芯と前記センサ軸のセンサ軸芯との距離を、軸芯間距離Ｌ０とし、
   前記センサ軸芯と、前記第１アームのうち前記第２アームが連結する第１枢支軸芯との距離を、第１アーム長Ｌ１とし、
   前記第１枢支軸芯と、前記第２アームのうち前記シートバックの側部に連結する第２枢支軸芯との距離を、第２アーム長Ｌ２とし、
   前記揺動軸芯と、第２枢支軸芯との距離を、揺動半径ｒとした場合に、
   前記軸芯間距離Ｌ０と、前記第１アーム長Ｌ１と、前記第２アーム長Ｌ２と、前記揺動半径ｒとの関係が、
   （Ｌ０＋ｒ）：（Ｌ１＋Ｌ２）＝１：１．１～１：１．５であり、且つ、
   Ｌ１＞Ｌ２であり、
   Ｌ１：Ｌ２ ＝１：０．２～１：０．５であるリクライニング角検出装置。
2. 前記シートクッションと前記シートバックとを有するリクライニングシートが車両に備えられ、
   前記角度センサと、前記第１アームと、前記第２アームとが、前記リクライニングシートのうち、前記車両の幅方向での中央側に配置されている請求項１に記載のリクライニング角検出装置。
3. 前記シートクッションに連結する支持側フレームと、前記シートバックに連結する揺動側フレームと、前記揺動軸芯を中心にこれらを揺動自在に連結する枢支軸とを有するフレームユニットが構成され、
   前記角度センサが前記支持側フレームに支持され、前記第２アームが連結する前記第２枢支軸芯が前記揺動側フレームに備えられている請求項１又は２に記載のリクライニング角検出装置。
4. 前記角度センサが前記支持側フレームの外側面に支持されている請求項３に記載のリクライニング角検出装置。
   

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