JP2023180170A - 車両シート用安全装置 - Google Patents

Abstract

【課題】車両の衝突発生時に乗員の脊椎への圧縮圧力を軽減可能な車両シート用の安全装置を提供すること。【解決手段】本発明は、シートバックの角度を調整可能なリクライニング機構を備えた車両シートに装備され、当該シートに着座した乗員を保護する車両シート用安全装置であって、一端が前記シートバックの回転軸部に連結され、変位角に対する第１のトルク特性Ｔ１（Ｎ・ｍ）を有する第１のトーションバーと；一端が前記第１のトーションバーの他端に連結され、前記第１のトルク特性Ｔ１（Ｎ・ｍ）よりも低いトルク特性Ｔ２（Ｎ・ｍ）を有する第２のトーションバーと；車両の衝突発生後の所定のタイミングで、前記第１及び第２のトーションバーのうち有効となるトーションバーを選択的に切替え可能に構成されたスイッチング機構と；前記スイッチング機構を制御する制御手段と；を備えている。【選択図】図４

Description

本発明は、車両用シートの安全装置に関するものである。特に、シートベルトリトラクタを装備したリトラクタ一体型の自動車用シートに有効な安全装置に関する。

自動車には、乗員をシートに拘束するためにシートベルトが備えられている。シートベルトは、乗員の一方の肩付近から斜め下方向に延びるとともに、腰骨付近で水平方向に延びる構造の三点式シートベルトが主流となっている。また、近年の自動車には、衝突が発生する直前及び／又は直後にシートベルトを自動的に巻き取るリトラクタが備えられるようになっている。

特許文献１には、シートベルトリトラクタをシートバックに備えたリトラクタ一体型の自動車用シートが示されている。リトラクタ一体型のシートでは、例えば、図１（Ａ）に示すように、シートバック１０の上端にシートベルトリトラクタ１２を配置し、シートベルト１４の上端１４ａが乗員Ｐの肩の上部から延びるような構造となっている。このため、乗員Ｐの肩とシートベルト１４の間に隙間が少なく、乗員をシートバック１０に対して確実に拘束できるというメリットがある。

図１（Ａ）に示すように、シートバック１０が垂直に近い状態の時に、正面方向の衝突が発生すると、図１（Ｂ）に示すように、乗員Ｐが慣性によって前方に倒れ込むことになる。シートベルトリトラクタ１２に備えられたプリテンション機能により、乗員Ｐの前方への過剰な倒れ込みを防ぐことができる。

ところで、自動車用シートには、リクライニング機構が備えられ、シートバックを後方に倒したり、前方に起こしたりすることが可能となっている。図２（Ａ）に示すように、シートバック１０を後方に大きく倒した（寝かせた）状態で車両の前方衝突が発生した場合、図２（Ｂ）に示すように、乗員Ｐの頭部から腰部にかけて、脊椎に対して圧縮方向の力が加わり、大きな障害が発生する恐れがある。このような問題は、リトラクタ一体型のシートにおいて顕著となる。なお、リトラクタをＢピラーに対して固定するタイプのシートにおいては、シートバックをリクライニングしている状態では、シートベルトの上部と乗員の肩部との間に隙間が形成されるため、リトラクタ一体型のシートと同列では語ることはできないが、脊椎の圧迫は依然として懸念材料となる。

特開２００２－２８３８９２

本発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、車両の衝突発生時に乗員の脊椎への圧縮圧力を軽減可能な車両シート用の安全装置を提供することを目的とする。

上記課題を解決する本発明は、シートバックの角度を調整可能なリクライニング機構を備えた車両シートに装備され、当該シートに着座した乗員を保護する車両シート用安全装置であって、一端が前記シートバックの回転軸部に連結され、変位角に対する第１のトルク特性Ｔ１（Ｎ・ｍ）を有する第１のトーションバーと；一端が前記第１のトーションバーの他端に連結され、前記第１のトルク特性Ｔ１（Ｎ・ｍ）よりも低いトルク特性Ｔ２（Ｎ・ｍ）を有する第２のトーションバーと；車両の衝突発生後の所定のタイミングで、前記第１及び第２のトーションバーのうち有効となるトーションバーを選択的に切替え可能に構成されたスイッチング機構と；前記スイッチング機構を制御する制御手段と；を備えている。

ここで、「変位角に対するトルク特性」とは、トーションバーのねじれ難さ（ねじれ易さ）を表すものであり、トルク特性が高いとトーションバーがねじれ難く、トルク特性が低いとねじれ易くなる。「変位角」は、「ねじれ角」と言うこともできる。トーションバーのトルク特性は、バーの太さや長さを変えたり、バーの素材を変えたりすることによって調整することができる。

なお、「変位角に対するトルク特性」は、丸棒のトーションバーの場合には、「ねじり剛性」と概ね同義であり、ねじり剛性が大きい場合はねじれ難く、ねじり剛性が小さい場合にはねじれ易くなる。

また、シートバックの「回転軸部」は、シートバックの下端部においてリクライニング機構に連結される部分であり、円形の穴として特定することができる。あるいは、その穴を貫通して左右のシートバックフレームに連結されたシャフト状の軸とすることもできる。更に、本実施例においては、シートバックフレームに形成された穴を貫通して設けられたトーションバーの端部として特定することもできる。

シートバックが後方に倒れた状態で車両衝突が発生した場合、図２（Ｂ）に示すように、乗員の脊椎に対して大きな圧縮圧力が加わってしまう。しかし、本発明によれば、シートバックに対して第１及び第２のトーションバーが連結されているため、シートバックが後方に寝ている状態でも、トーションバーがねじれる（塑性変形によりエネルギーを吸収する）ことで、シートバックが前方に向かって倒れようとする（起立しようとする）動作を阻害することがない。このため、車両衝突時に生じる乗員への負荷が分散され、脊椎への圧縮圧力を大幅に軽減することが可能となる。

本発明においては、第１のトーションバーの変位角に対するトルク特性Ｔ１（Ｎ・ｍ）を、第２のトーションバーの変位角に対するトルク特性Ｔ２（Ｎ・ｍ）よりも大きく設定しているため、前方衝突が発生した時に、第２のトーションバーがねじれ始め、その後、スイッチング機構によって、第１のトーションバーが有効になるように切替えることができる。このため、衝突発生の初期段階ではトルク特性の低い第２のトーションバーによって速やかにシートバックを起こすことができる。その後は、トルク特性の高い第１のトーションバーが有効となって、シートバックが必要以上に前方に倒れることなく、乗員を適切且つ確実に拘束することができる。

本発明は、特に、シート中心の乗員拘束装置において、アダプティブで安定的な拘束性能を与えることが可能となる。

前記シートバックのリクライニング角度を検出する角度センサと、衝突の規模を検出する衝突検知センサと、前記乗員の体格を検出する体格センサの少なくとも１つのセンサを更に備えることができる。このとき、前記制御手段は、前記角度センサと、前記衝突検知センサと、前記体格センサの少なくとも１つのセンサの出力に基づいて、前記スイッチング機構を制御することができる。

ここで、「角度センサ」としては、ポテンショメーターやロータリーエンコーダー等を使用することができる。

前記制御手段は、前記角度センサの出力に基づき、衝突発生直後は前記第２のトーションバーを有効にし、その後、前記リクライニング角度が所定の角度θｓに達した時点で、前記第１のトーションバーを有効にするように前記スイッチング機構を制御することができる。

例えば、シートバックが垂直な状態の角度を０°とし、前方回転方向を正、後方リクライニング方向を負とした場合、衝突時におけるシートリクライニング角度が－３０°よりも前方側であれば、制御手段はスイッチング手段によるスイッチングを行わないという制御をすることができる。一方、衝突時におけるシートリクライニング角度が－３０°よりも後方であれば、途中でスイッチングを行うという制御をすることができる。例えば、スイッチングするタイミングは＋５°～－３０°とすることができる。

前記制御手段は、前記体格センサの出力に基づき、乗員の体格が所定の基準より大きい場合には、衝突直後から前記第１のトーションバーが有効になるように前記スイッチング機構を制御し、乗員の体格が所定の基準より小さい場合には、前記第２のトーションバーが有効になるように前記スイッチング機構を制御することができる。

ここで、「体格センサ」としては、シートの前後スライド量を検出して乗員体格を判定するものがあり、 スライド位置が最前付近であれば小柄な乗員と判定し、スライド位置が最後方付近であれば大柄な乗員と判定することができる。また、シートに着座している乗員の重さを検出して乗員体格を判定することもできる。この場合、検出するセンサは、シート座面下に取り付けたり、シートの下部フレームに取り付けたりすることができる。あるいは、車内カメラ＋機械学習によって乗員の状態をモニターすることで、乗員の体格を判別することもでき、その場合には、乗員の体格や姿勢などをリアルタイムでモニターすることが可能となる。

大型の体格の乗員の場合，そもそもその体重の重さから衝突中に吸収すべき乗員のエネルギー自体が大きくなるので、トルク特性の低い第２のトーションバーでは、衝突下で大型乗員のもつエネルギーを吸収しきれないため、第２のトーションバーから第１のトーションバーへのスイッチングを衝突初期の段階で実行することが好ましい。すなわち、第１のトーションバーへの切換を速やかに行うことで、実質的に第１のトーションバーのみを有効にするような制御することで、乗員のエネルギー吸収量を最大化することが可能となる。

一方，小型乗員の場合は、衝突下の小型乗員のエネルギーは比較的小さいため、乗員への荷重入力を最小化するために、あえて第１のトーションバーに切替えること無く、第２のトーションバーのみでマイルドに乗員の拘束を達成する事ができる。その場合は、衝突現象の間は常に第２のトーションバーが有効となるように、スイッチングを行わないようにスイッチング機構を制御する。

乗員の体格については、例えば、成人男性における９０％ｉｌｅ 以上の体格相当の乗員であれば（同等の体格の女性も含む）、早期スイッチングによって実質的に第１のトーションバーのみを有効とする制御を行うことができる。一方、成人女性における１０％ｉｌｅ以下の体格相当の乗員であれば（同等の体格の男性も含む）、スイッチングを行わないことによって第２のトーションバーのみを有効とする制御が可能となる。

前記制御手段は、前記強衝突検知センサの出力に基づき、前記角度θｓを変更可能に構成することができる。

前記制御手段は、前記衝突検知センサの出力に基づき、衝突速度が所定の基準より高い場合には、前記リクライニング角度が前記角度θｓに達した時点で前記第１のトーションバーが有効になるように前記スイッチング機構を制御し、衝突速度が所定の基準より低い場合には、前記第１のトーションバーを無効にし、前記第２のトーションバーのみが機能するように前記スイッチング機構を制御することができる。

ここで、「衝突検知センサ」としては加速度センサを使用することができ、加速度センサの応答を演算器で処理し、その結果推定される衝突速度（デルタＶ）が、例えば、２５ｋｍ／ｈ以下のような低速衝突である場合には、衝突によるエネルギーが比較的小さいため、スイッチングをせずに第２のトーションバーのみで対応することができる。一方、衝突速度が，例えば、２５ｋｍ／ｈより高い高速衝突であり、且つ、シートリクライニング位置が－３０°よりも深い（寝ている）状態にある場合は、所定の角度θｓに到達した時点で第１のトーションバーにスイッチするといった制御をすることができる。

前記スイッチング機構は、前記第１のトーションバーの外周に設けられた第１のギアと、前記第２のトーションバーの外周に設けられ、前記第１のギアと噛み合う第２のギアと、前記第１のギアと前記第２のギアを相対的に駆動することで、両ギアの噛合い及び解除が可能な駆動手段とを備えることができる。

前記第１のギアは、前記第１のトーションバーの外周に固定され、前記スイッチング機構は、前記第２のトーションバーの外周に配置され、前記第２のギアを軸方向に沿ってスライド可能に支持するガイド筒を更に備えることができる。

前記駆動手段は、前記第２のギアを前記ガイド筒に沿って移動させるマイクロガスジェネレータを含むことができる。

本発明は、シートベルトリトラクタを備えたシートに適用することができる。 前記シートベルトリトラクタは、前記シートバックの一方の側の上端近傍に配置することができる。

ここで、「シートベルトリトラクタを備えた」とは、車両のピラー等の車体構造部に固定される場合を除くものであり、リトラクタがシートの何れかの個所に配置・固定されているという意味である。シートバックの上部や下部など、シートベルトの引き出し及び巻き取りに影響のない箇所となる。なお、シートベルトリトラクタはシートバックの背面下部付近に設置した場合には、シートバックの上端にシートベルトをガイドする部材を設けることができる。

前記リクライニング機構は、前記第２のトーションバーの前記第１のトーションバーと反対側の端部に連結されたウォームホイールと、当該ウォームホイールと噛み合うウォームとからなるウォームギア機構を備えることができる。

ウォームホイールとウォームとからなるウォームギア機構を採用した場合、外周にウォームが形成されたウォームシャフトの回転が、ウォームを介してウォームホイールを回転させることで、シートバックのリクライニングが可能となる。車両衝突発生時には、ウォームシャフトは回転しないため、シートバックのリクライニング動作はできず、シートバックが前方へ倒れ込むトルクは、トーションバーによって吸収されることになる。

前記リクライニング機構は、前記第２のトーションバーの前記第１のトーションバーと反対側の端部に連結されたギア部材と、当該ギア部材の回転を制限するロック部材と、前記ギア部材と前記ロック部材との噛み合いを解放し、前記シートバックの角度を変更可能にするレバーとを備えることができる。

ギア部材とロック部材との噛み合いをレバーによって解放することで、シートバックが自由に動くことができ、リクライニングが可能となる。車両衝突発生時には、ギア部材とロック部材とが噛み合っているため、シートバックのリクライニング動作はできず、シートバックが前方へ倒れ込むトルクは、トーションバーによって吸収されることになる。

図１は本発明の背景を説明するための側面図であり、（Ａ）が車両衝突前の状態を示し、（Ｂ）が車両衝突直後の状態を示す。 図２は本発明の背景を説明するための側面図であり、（Ａ）が車両衝突前の状態を示し、（Ｂ）が車両衝突直後の状態を示す。 図３は、本発明の第１実施例に係る車両シートのフレーム構造及び安全装置を示す斜視図である。 図４は、本発明の第１実施例に係る安全装置の構造を示す斜視図であり、図３の一部を拡大して示す。 図５は、本発明の第１実施例に係る安全装置の構造を示す上面図である。 図６は、本発明の第１実施例に係る安全装置の構造を示す分解斜視図であり、図４の一部に対応する。 図７は、本発明の第１実施例に係る安全装置の要部（角度センサ）の構造を示す斜視図である。 図８は、本発明の第１実施例に係る安全装置の制御系の構成を示すブロック図である。 図９（Ａ），（Ｂ），（Ｃ）は、本発明の第１実施例に係る安全装置に使用されるトーションバーのトルク－ねじれ角特性を説明するためのグラフである。 図１０（Ａ），（Ｂ）は、本発明の第１実施例に係る車両用シートのリクライニング動作を説明するための斜視図である。 図１１（Ａ），（Ｂ）は、本発明の第１実施例に係る安全装置の動作を説明するための側面図である。 図１２は、本発明の第１実施例に係る安全装置の動作を説明するための斜視図（Ａ）及び上面図（Ｂ）であり、車両衝突前の状態を示す。 図１３は、本発明の第１実施例に係る安全装置の動作を説明するための斜視図（Ａ）及び上面図（Ｂ）であり、車両衝突直後の状態を示す。 図１４は、本発明の第１実施例に係る安全装置の動作を説明するための斜視図（Ａ）及び上面図（Ｂ）であり、スイッチング時の状態を示す。 図１５は、本発明の第２実施例に係る安全装置の構造を示す斜視図であり、シートバックのリクライニング操作を手動で行う形式のシートに適用されるものである。 図１６は、図１５の構造の分解斜視図である。 図１７は、図１５及び図１６に示す構造を組み立てた（完成させた）状態の斜視図である。 図１８は、本発明の第２実施例に係る車両用シートのリクライニング機構のロック解除動作を示す側面図であり、（Ａ）がロックされた状態、（Ｂ）がロックを解除した状態を示す。

以下、本発明を実施するための形態について、添付図面を参照しつつ、詳細に説明する。最初に、本発明が創作された背景について、図１及び図２を参照して簡単に説明する。

図１（Ａ）は、シートベルト１４を巻き取るシートベルトリトラクタ１２がシートバック１０に設けられた車両シートについて、シートバック１０をあまり倒さずに乗員Ｐが着座している状態を示す。この状態から、正面衝突等の事象が発生すると、図１（Ｂ）に示すように、乗員Ｐは慣性によって前方に倒れる方向に移動する。

図２（Ａ）は、シートバック１０を大きく後方にリクライニングした状態を示す。この状態から、正面衝突等の事象が発生したとき、図１（Ｂ）の場合とは異なり、図２（Ｂ）に示すように、乗員Ｐは前方に倒れる方向にはあまり移動しない。これは、シートベルト１４の上端部１４ａによって乗員Ｐがシートバック１０に密着する方向に拘束されているためである。その結果、乗員Ｐの脊椎への圧縮圧力が加わり、重大な障害発生の懸念がある。

そこで、本発明においては、シートのリクライニング機構にトーションバーを連結する構造を提案する。すなわち、シートバックの少なくとも一方の側にトーションバーを連結する。なお、トーションバーは、シートバックの左右両側に連結することもできる。

本発明は、乗員Ｐが着座するシートクッション１１と、乗員Ｐの背面に位置するシートバック１０と、シートバック１０の角度を調整可能なリクライニング機構とを備えた車両シートに装備される車両シート用安全装置である。

（第１実施例）
以下、本発明の第１実施例について、図３～図１２を参照して説明する。第１実施例は、モーターによる動力を利用してシートバックのリクライニング操作を行うタイプの車両シートに適用されるものである。

図３は、本発明の第１実施例に係る車両シートのフレーム構造及び安全装置を示す斜視図である。図４は、本発明の第１実施例に係る安全装置の構造を示す斜視図であり、図３の一部を拡大して示す。図５は、本発明の第１実施例に係る安全装置の構造を示す上面図である。図６は、本発明の第１実施例に係る安全装置の構造を示す分解斜視図であり、図４の一部に対応する。図７は、本発明の第１実施例に適用可能な角度センサ１２２の構造を示す斜視図である。図８は、本発明の第１実施例に係る安全装置の制御系の構成を示すブロック図である。

図３に示すように、リクライニング機構は、モーター１１０と、モーター１１０動力を伝えるセンターシャフト１１２とを備える。センターシャフト１１２の一端は、シャフト支持ブラケット１１３によって支持される。モーター１１０の動力は、センターシャフト１１２に設けられた歯車１１１及びセンターシャフト１１２を介して、一対のベベルギア１１４からなるベベルギア機構に伝達される。ベベルギア１１４には、ウォームシャフト１１５が連結されており、センターシャフト１１２の回転方向をベベルギア機構１１４によって９０°変換した状態で伝達される。ウォームシャフト１１５の回転は、その上（外周面）に形成されたウォーム１１６、ウォームホイール１１８、トーションバーユニット１２０を介して、シートバックフレーム１０４Ｌの回転軸部１０６に伝達される。

図４～図６に示すように、本実施例に係る安全装置は、シートバック１０の幅方向の一方の側（左側）において、一端が当該シートバックフレーム１０４Ｌの回転軸部１０６に連結された第１のトーションバー１２０ａと；第１のトーションバー１２０ａの他端に同軸に連結された第２のトーションバー１２０ｂと、車両の衝突発生後の所定のタイミングで、第１及び第２のトーションバー１２０ａ，１２０ｂのうち有効となるトーションバーを選択的に切替え可能なスイッチング機構（１８０，１８２，１８２ａ，１８４，１８６）と、スイッチング機構を制御する制御手段１９０（図８）と、を備えている。

第１のトーションバー１２０ａの端部は、シートバック１０の回転軸部１０６に連結される。シートバック１０の「回転軸部」は、シートバックフレーム１０４Ｌの下端部においてリクライニング機構に連結される部分であり、円形の穴として特定することができる。あるいは、その穴を貫通して左右のシートバックフレーム１０４Ｌ，１０４Ｒに連結されたシャフト状の軸とすることもできる。更に、本実施例においては、シートバックフレーム１０４Ｌに形成された穴を貫通して設けられたトーションバー１２０ａの端部として特定することもできる。

本発明においては、第１のトーションバー１２０ａの変位角に対するトルク特性Ｔ１（Ｎ・ｍ）を、第２のトーションバー１２０ｂの変位角に対するトルク特性Ｔ２（Ｎ・ｍ）よりも大きく設定する。これにより、前方衝突が発生した時に、第２のトーションバー１２０ｂがねじれ始め、その後、スイッチング機構（１８０，１８２，１８２ａ，１８４，１８６）によって、第１のトーションバー１２０ａが有効になるように切替えることができる。これにより、衝突発生の初期段階ではトルク特性の低い第２のトーションバー１２０ｂによって速やかにシートバック１０を起こすことができる。その後は、トルク特性の高い第１のトーションバー１２０ａが有効となって、シートバック１０が必要以上に前方に倒れることなく、乗員を適切且つ確実に拘束することができる。

スイッチング機構（１８０，１８２，１８２ａ，１８４，１８６）は、第１のトーションバー１２０ａの外周に設けられた第１のギア１８０と、第２のトーションバー１２０ｂの外周に設けられ、第１のギア１８０と噛み合う第２のギア１８２と、第２のギア１８２を第１のギア１８１に対して駆動することで、両ギア１８０，１８２の噛合い及び解除を可能とする駆動機構（１８２ａ，１８４，１８６）とを備える。

第１のギア１８０は、第１のトーションバー１２０ａの外周に固定され、スイッチング機構（１８２ａ，１８４，１８６）は、第２のトーションバー１２０ｂの外周に配置され、第２のギア１８２を軸方向に沿ってスライド可能に支持するガイド筒１８４と、第２のギア１８２をガイド筒１８４に沿って移動させるマイクロガスジェネレータ１８６を備えている。なお、第２のトーションバー１２０ａは、ガイド筒１８４及び第２のギアの内部を通って、第１のトーションバー１２０ａと結合されている。

図５及び図６に示すように、マイクロガスジェネレータ１８６のピストン部分１８６ａが第２のギア１８２の一部に形成された突出部１８２ａに当接し、第２のギア１８２を第１のギア１８０の方向に押すようになっている。図５に示すように、ガイド筒１８４はウォームホイール１１８に固定され、マイクロガスジェネレータ１８６はガイド筒１８４のフランジ部分に固定されている。

マイクロガスジェネレータ１８６が作動すると、第２のギア１８２がガイド筒１８４に沿ってスライドし、第１のギア１８０と噛み合うことで、有効となるトーションバーが第２のトーションバー１２０ｂから第１のトーションバー１２０ａに切り替えられる。すなわち、切り替え前には第２のトーションバー１２０ｂが有効であり、切替え後は第１のトーションバー１２０ａが有効となる。なお、ウォームギアの特性から，衝突時のみに第１及び第２のトーションバー（１２０ａ，１２０ｂ）が変形する（機能する）ような設計になっている。

ガイド筒１８４と第２のギア１８２のねじり剛性は、第１のトーションバー１２０ａよりも十分に高くなっている。すなわち、第１のトーションバー１２０ａと比較して、ガイド筒１８４と第２のギア１８２のねじり変形が無視できる程度の剛性（例えば、３倍以上）を有することになる。

図４～図７において、符号１２６は、第１のトーションバー１２０ａをシートバックフレーム１０４Ｌに対して固定するためのコネクティングプレートである。また、図５及び図６において、符号１２４は、第１のトーションバー１２０ａがシートサイドフレーム１０２Ｌから抜けるのを防ぐストッパーである。また、符号１２８は、シートバックフレーム１０４Ｌとシートサイドフレーム１０２Ｌとの間に配置されるスペーサである。

図７に示すように、角度センサ（ポテンショメーター）１２２は、サイドフレーム１０２Ｌに形成されたスリット１２２ａと、スリット１２２ａに沿って移動可能なスライド部材１２２ｂと、抵抗領域１２２ｅの両端に電気的に接続された電源端子１２２ｃとグラウンド端子１２２ｄとを含む。角度センサ１２２としては、ポテンショメーターの他に、ロータリーエンコーダー等を使用することができる。

図８に示すように、本実施例に係る安全装置は、シートバック１０のリクライニング角度を検出するポテンショメーター１２２と、衝突の規模を検出する衝突検知センサ１９１と、乗員の体格を検出する体格センサ１９２とを備える。そして、制御装置１９４は、ポテンショメーター１２２と、衝突検知センサ１９１と、体格センサ１９２の少なくとも１つのセンサの出力に基づいて、スイッチング機構（マイクロガスジェネレータ１８６）を制御する。

図９（Ａ），（Ｂ），（Ｃ）は、トーションバー１２０ａ，１２０ｂのトルク－ねじれ角特性を説明するためのグラフである。

制御装置１９４は、基本的には、図９（Ａ）に示すように、角度センサ１２２の出力に基づき、衝突発生直後は第２のトーションバー１２０ｂを有効にし、その後、リクライニング角度が所定の角度θｓに達した時点で、第１のトーションバー１２０ａを有効にするようにスイッチング機構（１８０，１８２，１８２ａ，１８４，１８６）を制御することができる。

シートバック１０が垂直な時の角度を０°とし、前方回転方向を正、後方リクライニング方向を負とした場合、衝突時におけるシートリクライニング角度が－３０°よりも前方側であれば、制御装置１９４はスイッチング機構によるスイッチングを行わない、すなわち、マイクロガスジェネレータ１８６を作動させないという制御をすることができる（図９（Ｂ））。一方、衝突時におけるシートリクライニング角度が－３０°よりも後方であれば、途中でスイッチングを行うという制御をすることができる（図９（Ａ））。例えば、スイッチングするタイミング（θｓ）は、＋５°～－３０°とすることができる。

制御装置１９４は、また、体格センサ１９２の出力に基づき、乗員の体格が所定の基準より大きい場合には、衝突直後から第１のトーションバー１２０ａが有効になるようにスイッチング機構（１８６）を制御し（図９（Ｃ））、乗員の体格が所定の基準より小さい場合には、第２のトーションバー１２０ｂが有効になるようにスイッチング機構（１８６）を制御（図９（Ｂ））することができる。

大型の体格の乗員の場合、そもそもその体重の重さから衝突中に吸収すべき乗員のエネルギー自体が大きくなるので、トルク特性の低い第２のトーションバー１２０ｂでは、衝突下で大型乗員のもつエネルギーを吸収しきれないため、第２のトーションバー１２０ｂから第１のトーションバー１２０ａへのスイッチングを衝突初期の段階で実行することが好ましい。すなわち、第１のトーションバー１２０ａへの切換を速やかに行うことで、実質的に第１のトーションバー１２０ａのみを有効にするような制御することで、乗員のエネルギー吸収量を最大化することが可能となる。

一方、小型乗員の場合は、衝突下の小型乗員のエネルギーは比較的小さいため、乗員への荷重入力を最小化するために、あえて第１のトーションバー１２０ａに切替えること無く、第２のトーションバー１２０ｂのみでマイルドに乗員の拘束を達成する事ができる。その場合は、衝突現象の間は常に第２のトーションバー１２０ｂが有効となるように、スイッチングを行わないようにスイッチング機構（１８６）を制御する。すなわち、マイクロガスジェネレータ１８６を作動させない。

乗員の体格については、例えば、成人男性における９０％ｉｌｅ 以上の体格相当の乗員であれば（同等の体格の女性も含む）、早期スイッチングによって実質的に第１のトーションバー１２０ａのみを有効とする制御を行うことができる。一方、成人女性における１０％ｉｌｅ以下の体格相当の乗員であれば（同等の体格の男性も含む）、スイッチングを行わないことによって第２のトーションバー１２０ｂのみを有効とする制御が可能となる。

制御装置１９４は、また、衝突検知センサ１９１の出力に基づき、衝突速度が所定の基準より高い場合には、リクライニング角度がθｓに達した時点で第１のトーションバー１２０ａが有効になるようにスイッチング機構（１８６）を制御し、衝突速度が所定の基準より低い場合には、第１のトーションバー１２０ａを無効にし、第２のトーションバー１２０ｂのみが機能するようにスイッチング機構（１８６）を制御（図９（Ｂ））することができる。

衝突検知センサ１９１として加速度センサを使用した場合、検出された加速度を演算器で処理し、その結果推定される衝突速度（デルタＶ）が、例えば、２５ｋｍ／ｈ以下のような低速衝突である場合には、衝突によるエネルギーが比較的小さいため、スイッチングをせずに第２のトーションバー１２０ｂのみで対応する（図９（Ｂ））ことができる。一方、衝突速度が，例えば、２５ｋｍ／ｈより高い高速衝突であり、且つ、シートリクライニング位置が－６０°よりも深い（寝ている）状態にある場合は、所定の角度θｓに到達した時点で第１のトーションバー１２０ａにスイッチするといった制御（図９（Ａ））をすることができる。

（リクライニング機構の動作）
図１０（Ａ），（Ｂ）は、本発明の第１実施例に係る車両用シートのリクライニング動作を説明するための斜視図である。乗員は、シート側面等に取り付けられたモータースイッチ（図８）を操作する事で，シートバック１０の角度を調整することができる。シートサイドフレーム１０２Ｌに取り付けられたポテンショメーター１２２によって現在の角度をシステムが把握することができ、シートバック１０の許容回転角度を規定することができる。また、ポテンショメーター１２２に加えて、リミットスイッチをさらに設けることもできる。

シートバック１０を後方に倒す方向にリクライニングスイッチを操作すると、その信号が制御装置１９４に送られる。制御装置１９４は、モーター１１０を駆動し、その動力をセンターシャフト１１２、ベベルギア１１４、ウォームシャフト１１５、ウォームギア機構（１１６、１１８）を介して、シートバックフレーム１０４Ｌの回転軸部１０６に伝える。これにより、図１０（Ａ）に示すように、シートバックフレーム１０４Ｌ（１０４Ｒ）が後方に回動（スイング）する。

一方、シートバック１０を前方に起こすときには、制御装置１９４は、モーター１１０を後方に倒す場合とは逆方向に回転させ、その動力をセンターシャフト１１２、ベベルギア１１４、ウォームシャフト１１５、ウォームギア機構（１１６，１１８）を介して、シートバックフレーム１０４Ｌの回転軸部１０６に伝える。これにより、図１０（Ｂ）に示すように、シートバックフレーム１０４Ｌ（１０４Ｒ）が前方に回動（スイング）する。

（安全装置の動作）
図１１（Ａ），（Ｂ）は、本発明の第１実施例に係る安全装置の動作を説明するための側面図である。図１２～１４は、本発明の第１実施例に係る安全装置の動作を説明するための斜視図（Ａ）及び上面図（Ｂ）である。

図１１（Ａ）に示すように、シートのシートバック１０が後方に大きく倒れた状態で車両衝突が発生した場合、シートバック１０が慣性によって前方に起き上がるように動こうとする。本実施例においては、ウォーム１１６とウォームホイール１１８との噛み合いによって、リクライニング機構は機能せず、トーションバー１２０ａ，１２０ｂによってエネルギーを吸収する。

本発明の基本的な態様を示す図９（Ａ）において、時間ｔ０で衝突が発生したものとすると、シートバックトルク特性は第２のトーションバー１２０ｂで決まる。スイッチング機構の動作タイミングをｔ１からは、シートバックトルク特性は第１のトーションバー１２０ａで決まる。

本発明の基本的な態様においては、車両衝突が発生する前の段階では、図１２に示すように、第１のギア１８０と第２のギア１８２は噛合っていない状態となる。車両衝突が発生すると、図１３に示すように、シートバックフレーム１０４Ｌ，１０４Ｒが前方に倒れる方向に付勢され、シートバック１０のリクライニング角度がθｓに達するまでは、第２のトーションバー１２０ｂがエネルギーを吸収してねじれることになる。

その後、図１４に示すように、シートバック１０のリクライニング角度がθｓに達すると、制御装置１９４によりマイクロガスジェネレータ１８６が起動され、第２のギア１８２を第１のギア１８０の方向にスライドさせ、両ギアを噛合わせる。第１のギア１８０と第２のギア１８２が噛合うと、シートバックフレーム１０４Ｌのトルクは第１のトーションバー１２０ａによって吸収させることになる。

本実施例においては、第１のトーションバー１２０ａの変位角に対するトルク特性Ｔ１（Ｎ・ｍ）を、第２のトーションバー１２０ｂの変位角に対するトルク特性Ｔ２（Ｎ・ｍ）よりも大きく設定しているため、前方衝突が発生した時に、第２のトーションバー１２０ｂがねじれ始め、その後、スイッチング機構によって、第１のトーションバー１２０ａが有効になるように切替えることができる。このため、衝突発生の初期段階ではトルク特性の低い第２のトーションバー１２０ｂによって速やかにシートバックを起こすことができる。その後は、トルク特性の高い第１のトーションバー１２０ａが有効となって、シートバック１０が必要以上に前方に倒れることなく、乗員を適切且つ確実に拘束することができる。

なお、以上のような動作は基本的な一態様であり、上述したように、本発明においては、シートバック１０の回転角度、衝突の度合い（強さ）、乗員の体格等に応じて、第１及び第２のトーションバー１２０ａ、１２０ｂの切替えるタイミングを制御可能なものである。

繰り返しになるが、例えば、乗員の体格が所定の基準よりも小さい場合や、衝突の度合いが弱い場合には、図９（Ｂ）に示すように、第２のトーションバー１２０ａから第１のトーションバー１２０ａへの切換を行わないようにすることができる。

また、乗員の体格が所定の基準よりも大きい場合や、衝突の度合いが強い場合には、図９（Ｃ）に示すように、衝突の瞬間に第２のトーションバー１２０ａから第１のトーションバー１２０ａへの切換を行い、実質的に第１のトーションバー１２０ａのみを有効にして、エネルギー吸収を行うことができる。

なお、第１のトーションバー１２０ａの変位角に対するトルク特性Ｔ１（Ｎ・ｍ）と、第２のトーションバー１２０ｂの変位角に対するトルク特性Ｔ２（Ｎ・ｍ）が、変位角に対して徐々に大きくなるような（プログレッシブ）設定とすることもできる。

衝突事故が発生した後は、トーションバー１２０ａ，１２０ｂ及びスイッチング機構（１８６）を交換するだけで、安全装置の機能が復帰することになる。

（第２実施例）
以下、本発明の第２実施例について、図１５～図１８を参照して説明する。第２実施例は、モーターによる動力を用いず、シートバックのリクライニング操作を手動で行うタイプの車両シートに適用されるものである。本実施例の説明（図面）において、上述した第１実施例と同一又は対応する構成要素については、下二桁が同じ数字の参照符号を付すものとする。例えば、第１のトーションバーは、第１の実施例においては「１２０ａ」であるのに対して、本実施例では「２２０ａ」となる。

図１５は、本発明の第２実施例に係る安全装置の構造を示す斜視図であり、シートバック１０のリクライニング操作を手動で行う形式のシートに適用されるものである。図１６は、図１５の構造の分解斜視図である。図１７は、図１５及び図１６に示す構造を組み立てた（完成させた）状態の斜視図である。

本実施例に係るリクライニング機構は、トーションバー２２０ａ，２２０ｂを介してシートバックフレーム２０４Ｌ（一方は図示せず）の回転軸部２０６に連結されたギア部材２２６と、ロックプレートシャフト２３０の端部に連結されたロックプレート２２８と、ギア部材２２６とロックプレート２２８との噛み合いを解放するレバー２２４とを備えている。

レバー２２４にはレバーガイドシャフト２３２が結合され、レバーガイド溝２３４に沿って動くようになっている。ロックプレート２２８には、ロックプレートシャフト２３０が結合されている。そして、レバー２２４を上方に持ち上げた時に、ロックプレート２２８とギア部材２２６の噛み合いが解除される。その結果、シートバック１０がフリーな状態となり、リクライニング角度を調整可能となっている。

図１５及び図１６に示すように、本実施例に係る安全装置は、第１実施例と同様に、シートバックフレーム１０４Ｌに連結された第１及び第２のトーションバー２２０ａ，２２０ｂを備えている。第１のトーションバー２２０ａの一端（内側端部）は、シートバックフレーム２０４Ｌの回転軸部２６０に対して固定されている。第２のトーションバー２２０ｂの他端（外側端部）は、ギア部材２２６に連結されている。

図１５及び図１７に示すように、レバー２２４の一部、リクライニング機構、安全装置を覆うカバー２３８が設けられている。カバー２３８には、第２のトーションバー２２０ｂの端部を固定するストッパー２６０と、ロックプレートシャフト２３０の端部を固定するストッパー２６２が設けられている。レバー２２４にはスプリング２３６の一端が連結され、スプリング２３６の他端は、カバー２３８に連結される。

なお、図中の符号２４４は、第１のトーションバー２２０ａをシートバックフレーム２０４Ｌに対して固定するためのコネクティングプレートである。また、符号２５２は、レバーガイドシャフト２０６とレバー２２４との間に連結されるレバーガードピンである。符号２５４は、ロックプレートシャフトエクステンションであり、一端がロックプレートシャフト２３０の端部に連結される。

シートサイドフレーム２０２Ｌには、レバーガイドシャフト２３０の動きを規定するレバーガイド溝２３４が形成されている。また、シートバックフレーム２０４Ｌの回転角度を規定するガイド溝２４２が形成されている。

レバー２２４には、ロックプレートピンガイド溝２４９が形成され、ここにロックプレートピン２４８が挿入され、ロックプレート２２８の動きがガイドされる。

図１８は、本発明の第２実施例に係る車両用シートのリクライニング機構のロック解除動作を示す側面図であり、（Ａ）がロックされた状態、（Ｂ）がロックを解除した状態を示す。

図１８（Ａ）に示すように、本実施例に係るシートにおいて、レバー２２４が規定の位置（例えば、水平状態）にあるときには、ギア部材２２６はロックプレート２２８と噛み合っているため、リクライニングを行うことはできない。

一方、図１８（Ｂ）に示すように、レバー２２４を上方に引き上げると、ロックプレートピン２４８がロックプレートピンガイド２６２に沿って移動し、ロックプレート２２８が反時計方向に回転する。これによって、ギア部材２２６とロックプレート２２８との噛み合いが解除され、シートバック１０がリクライニング可能となる。

（安全装置の動作）
本実施例に使用される安全装置（２２０ａ，２２０ｂ，２２１，２２３）の特性、機能、作用については、上述した第１実施例と同様であるため、重複した説明は省略する。

図１０（Ａ）に示すように、シートのシートバック１０が後方に倒れた状態で車両衝突が発生した場合、シートバック１０が慣性によって前方に起き上がるように動こうとする。本実施例においては、ギア部材２２６とロックプレート２２８との噛み合いによって、リクライニング機構は機能せず、トーションバー２２０ａ，２２０ｂによってエネルギーを吸収する。

車両衝突初期の段階では、シートバックフレーム２０４Ｌが前方に倒れる方向に付勢されると、シートバック１０のリクライニング角度がθｓに達するまでは、第２のトーションバー２２０ｂがエネルギーを吸収してねじれることになる。

本実施例の基本的な態様においては、上述した第１実施例と同様に、車両衝突が発生する前の段階では、第１のギア２８０と第２のギア２８２は噛合っていない状態となる。車両衝突が発生すると、シートバックフレーム１０４Ｌ，１０４Ｒが前方に倒れる方向に付勢され、シートバック１０のリクライニング角度がθｓに達するまでは、第２のトーションバー２２０ｂがエネルギーを吸収してねじれることになる。

その後、シートバック１０のリクライニング角度がθｓに達すると、制御装置（１９４）によりマイクロガスジェネレータ２８６が起動され、第２のギア２８２を第１のギア２８０の方向にスライドさせ、両ギアを噛合わせる。第１のギア２８０と第２のギア２８２が噛合うと、シートバックフレーム２０４Ｌのトルクは第１のトーションバー２２０ａによって吸収させることになる。

なお、以上のような動作は基本的な一態様であり、第１実施例と同様に、シートバック１０の回転角度、衝突の度合い（強さ）、乗員の体格等に応じて、第１及び第２のトーションバー２２０ａ、２２０ｂの切替えるタイミングを制御可能なものである。

本発明を上記の例示的な実施形態と関連させて説明してきたが、当業者には本開示により多くの等価の変更および変形が自明であろう。したがって、本発明の上記の例示的な実施形態は、例示的であるが限定的なものではないと考えられる。本発明の精神と範囲を逸脱することなく、記載した実施形態に様々な変化が加えられ得る。

Claims (13)

1. シートバックの角度を調整可能なリクライニング機構を備えた車両シートに装備され、当該シートに着座した乗員を保護する車両シート用安全装置であって、
   一端が前記シートバックの回転軸部に連結され、変位角に対する第１のトルク特性Ｔ１（Ｎ・ｍ）を有する第１のトーションバーと；
   一端が前記第１のトーションバーの他端に連結され、前記第１のトルク特性Ｔ１（Ｎ・ｍ）よりも低いトルク特性Ｔ２（Ｎ・ｍ）を有する第２のトーションバーと；
   車両の衝突発生後の所定のタイミングで、前記第１及び第２のトーションバーのうち有効となるトーションバーを選択的に切替え可能に構成されたスイッチング機構と；
   前記スイッチング機構を制御する制御手段と；を備えたことを特徴とする車両シート用安全装置。
2. 前記シートバックのリクライニング角度を検出する角度センサと、衝突の規模を検出する衝突検知センサと、前記乗員の体格を検出する体格センサの少なくとも１つのセンサを更に備え、
   前記制御手段は、前記角度センサと、前記衝突検知センサと、前記体格センサの少なくとも１つのセンサの出力に基づいて、前記スイッチング機構を制御することを特徴とする請求項１に記載の車両シート用安全装置。
3. 前記制御手段は、前記角度センサの出力に基づき、衝突発生直後は前記第２のトーションバーを有効にし、その後、前記リクライニング角度が所定の角度θｓに達した時点で、前記第１のトーションバーを有効にするように前記スイッチング機構を制御することを特徴とする請求項２に記載の車両シート用安全装置。
4. 前記制御手段は、前記強衝突検知センサの出力に基づき、前記角度θｓを変更可能に構成されていることを特徴とする請求項３に記載の車両シート用安全装置。
5. 前記制御手段は、前記体格センサの出力に基づき、乗員の体格が所定の基準より大きい場合には、衝突直後から前記第１のトーションバーが有効になるように前記スイッチング機構を制御し、
   乗員の体格が所定の基準より小さい場合には、前記第２のトーションバーが有効になるように前記スイッチング機構を制御することを特徴とする請求項２に記載の車両シート用安全装置。
6. 前記制御手段は、前記衝突検知センサの出力に基づき、衝突速度が所定の基準より高い場合には、前記リクライニング角度が前記角度θｓに達した時点で前記第１のトーションバーが有効になるように前記スイッチング機構を制御し、
   衝突速度が所定の基準より低い場合には、前記第１のトーションバーを無効にし、前記第２のトーションバーのみが機能するように前記スイッチング機構を制御することを特徴とする請求項２に記載の車両シート用安全装置。
7. 前記スイッチング機構は、前記第１のトーションバーの外周に設けられた第１のギアと、前記第２のトーションバーの外周に設けられ、前記第１のギアと噛み合う第２のギアと、前記第１のギアと前記第２のギアを相対的に駆動することで、両ギアの噛合い及び解除が可能な駆動手段とを備えることを特徴とする請求項１乃至６の何れか１項に記載の車両シート用安全装置。
8. 前記第１のギアは、前記第１のトーションバーの外周に固定され、
   前記スイッチング機構は、前記第２のトーションバーの外周に配置され、前記第２のギアを軸方向に沿ってスライド可能に支持するガイド筒を更に備えることを特徴とする請求項７に記載の車両シート用安全装置。
9. 前記駆動手段は、前記第２のギアを前記ガイド筒に沿って移動させるマイクロガスジェネレータを含むことを特徴とする請求項８に記載の車両シート用安全装置。
10. 前記車両シートが、シートベルトリトラクタを備えることを特徴とする請求項１乃至６の何れか１項に記載の車両シート用安全装置。
11. 前記シートベルトリトラクタが、前記シートバックの一方の側の上端近傍に配置されたことを特徴とする請求項１０に記載の車両シート用安全装置。
12. 前記リクライニング機構は、前記第２のトーションバーの前記第１のトーションバーと反対側の端部に連結されたウォームホイールと、当該ウォームホイールと噛み合うウォームとからなるウォームギア機構を備えたことを特徴とする請求項１乃至６の何れか１項に記載の車両シート用安全装置。
13. 前記リクライニング機構は、前記第２のトーションバーの前記第１のトーションバーと反対側の端部に連結されたギア部材と、当該ギア部材の回転を制限するロック部材と、前記ギア部材と前記ロック部材との噛み合いを解放し、前記シートバックの角度を変更可能にするレバーとを備えたことを特徴とする請求項１乃至６の何れか１項に記載の車両シート用安全装置。

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