JP2024005354A - シート - Google Patents

Abstract

【課題】通常使用時のシート性能に影響を与えることなくステアリング操作の操作性を向上したシートを提供する。【解決手段】車両のステアリング操作を行う乗員１００の腰部１１０及び大腿部１２０が載せられる座面部１０、及び、乗員の背部１３１と当接するシートバック部２０を有するシート１を、シートバック部における乗員の肩甲骨１３２近傍と当接する箇所の剛性を変化させる剛性変化部２３，２４と、ステアリング操作が行われるか否かを予測するステアリング操作予測部と、ステアリング操作が行われることが予測された場合に、ステアリング操作が開始される前に剛性変化部に剛性を向上させる剛性変化制御部２１０とを備える構成とする。【選択図】図６

Description

本発明は、例えば車両等に搭載され乗員が着座するシートに関する。

車両用のシートの制御に関する技術として、例えば、特許文献１には、乗員の姿勢を適切に保持するため、シートに着座した乗員の重量、グリップセンサで検出した乗員の把持力、アームレストセンサで検出した乗員の荷重等の乗員着座状態と、車両が走行する道路の曲率及び車両の車速に基づいて予測される横加速度とに基づいて、上腕部を側方から支持する肩口支持部、アームレスト、シート傾斜部を制御することが記載されている。
特許文献２には、上半身をハンドルに接近した窮屈姿勢における操舵性を改善させるため、運転席のシートバックにおいて、運転者を支持する支持面の少なくとも左右上部のショルダ部を、左右それぞれを独立して車両後方へ変位可能なシートバック変位手段を有し、支持面の少なくとも操舵方向側のショルダ部を車両後方へ変位させる操舵支援制御を行う操舵支援装置が記載されている。
特許文献３には、乗員の体圧値を計測し、その人に適切な体圧値になるように、骨盤、肩甲骨の支え方を調整するため、ヒップポイントの直下でシートクッションに枢支され大腿を下側から支持する底部サポート部材と、シートバックの下方位置でシートバックに枢支され骨盤を後方から支持する下部サポート部材と、シートバックの上方位置でシートバックに枢支された肩甲骨を後方から支持する上部サポート部材と、各サポート部材を駆動する駆動装置を制御する制御装置を有する乗員姿勢調節装置が記載されている。
特許文献４には、乗員が認識する前方視界と車両の物理的な運転状態とを一致させ、旋回時における操舵操作性を向上するため、シートクッションとシートバックとを有する車両用シートにおいて、舵角センサによって旋回走行状態が検出されたとき、シートクッションの旋回方向外側部分の座面の剛性値を旋回方向内側部分の座面の剛性値よりも高くなるように制御することが記載されている。

特開２０１９－２０９７３３号公報 特開２００７－３３１６５０号公報 特開２０１９－１３７２８６号公報 特開２０２０－ ５０２５５号公報

ドライバによるステアリング操作のしやすさを向上するために、ステアリング操作をする際に発生する操作反力による上体の動きを止める必要がある。
上体の動きを止めるため、肩甲骨の支持剛性を高くすることが有効であると考えられるが、単純にシートバック部の剛性を向上して肩甲骨の支持剛性を高めた場合、通常走行時の快適性（座り心地）や、追突された場合の鞭打ち保護性能に悪影響を及ぼすことが懸念される。
上述した問題に鑑み、本発明の課題は、通常使用時のシート性能に影響を与えることなくステアリング操作の操作性を向上したシートを提供することである。

上述した課題を解決するため、本発明のシートは、車両のステアリング操作を行う乗員の腰部及び大腿部が載せられる座面部、及び、乗員の背部と当接するシートバック部を有するシートであって、前記シートバック部における前記乗員の肩甲骨近傍と当接する箇所の剛性を変化させる剛性変化部と、前記ステアリング操作が行われるか否かを予測するステアリング操作予測部と、前記ステアリング操作が行われることが予測された場合に、前記ステアリング操作が開始される前に前記剛性変化部に前記剛性を向上させる剛性変化制御部とを備えることを特徴とする。
これによれば、ステアリング操作の予測に応じて、フィードフォワード制御でシートバック部における乗員の肩甲骨近傍と当接する箇所の剛性を向上させることにより、剛性変化部の作動に要する時間に関わらず、乗員によるステアリング操作の反力を操舵初期から適切に受け止めて、ステアリング操作の操作性を向上することができる。
また、通常時にはステアリング操作時に対して剛性を低下させることで、快適性や、追突された場合の鞭打ち保護性能を確保することができる。

本発明において、自車両前方の車線形状を認識する車線形状認識部を備え、前記ステアリング操作予測部は、前記車線形状に基づいて前記ステアリング操作が行われるか否かを予測する構成とすることができる。
これによれば、乗員がステアリング操作を開始する前に、ステアリング操作が行われることを精度よく予測することができる。

本発明において、前記乗員によるターンシグナル操作を検出するターンシグナル操作検出部を備え、前記ステアリング操作予測部は、前記ターンシグナル操作を検出した場合に前記ステアリング操作が行われると予測する構成とすることができる。
これによれば、簡単な構成により適切に右左折、進路変更によるステアリング操作が行われることを予測することができる。

本発明において、前記シートバック部は、前記乗員の背部に対向して配置された弾性体を有し、前記剛性変化部は、前記乗員の上体との間で前記弾性体の一部を挟むように配置されかつ前記弾性体よりも硬度が高い硬質部材と、前記硬質部材を前記乗員の上体に近接又は離間する方向に駆動する駆動部とを有する構成とすることができる。
これによれば、簡単な構成によりステアリング操作が行われる際に十分な剛性向上効果を得ることができる。

本発明において、前記ステアリング操作が行われた後に前記車両に作用する横加速度を推定する横加速度推定部を有し、前記剛性変化制御部は、前記横加速度の向上に応じて前記剛性変化部による剛性の向上量を大きくする構成とすることができる。
これによれば、乗員の上体がステアリング操作の反力に加えて、車両の横加速度の影響を受ける場合に、横加速度に応じた剛性向上を行うことにより、横加速度が大きい領域においてもステアリング操作の操作性を改善することができる。

以上説明したように、本発明によれば、通常使用時のシート性能に影響を与えることなくステアリング操作の操作性を向上したシートを提供することができる。

本発明を適用したシートの実施形態の模式的側面視図である。 図１のII－II部矢視図である。 実施形態のシートにおけるシートバックのフレームを車両前方側から見た状態を示す模式図である。 図３のIV－IV部矢視模式図である。 実施形態のシートにおけるアクチュエータを制御するシステムの構成を示す図である。 実施形態のシートにおけるアクチュエータの制御を示すフローチャートである。

以下、本発明を適用したシートの実施形態について説明する。
実施形態のシートは、例えば、乗用車等の自動車の前席（運転席）用の座席として用いられ、乗員１００（ドライバ）が着座するものである。
図１は、実施形態のシートの模式的側面視図である。
図２は、図１のII－II部矢視図である。なお、図２においては、乗員１００は図示を省略している。

実施形態のシート１は、座面部１０、シートバック２０、ヘッドレスト３０等を有して構成されている。
座面部（シートクッション）１０は、着座者である乗員１００の腰部１１０及び大腿部１２０が載せられる部分である。
シートバック（バックレスト）２０は、乗員１００の上体１３０の背部１３１に沿って配置された背もたれ状の部分である。
シートバック２０は、座面部１０の後端部近傍から上方へ伸びて形成されている。
ヘッドレスト３０は、シートバック２０の上端部から上方へ突出して設けられ、乗員１００の頭部１４０の後部を支持する部分である。

また、乗員１００の前方側には、乗員１００が腕１５０によって操舵操作を行うステアリングホイールＳＷが設けられている。
乗員１００がステアリングホイールＳＷで操舵操作を行うと、その操作反力は、肩甲骨１３２から背部１３１を介してシートバック２０を後方に押圧するよう入力される。

シートバック２０の内部には、クッション部２１、フレーム２２、肩甲骨支持部材２３、アクチュエータ２４等が設けられている。
クッション部２１は、例えばウレタンフォーム等の弾性を有する多孔質材料によって形成されている。
クッション部２１の表面部は、図示しないシート表皮によって被覆されている。
シート表皮として、例えば、織物、編物、天然皮革、合成皮革などの可撓性を有する膜状の材料を用いることができる。

フレーム２２は、クッション部２１の内部に埋設され、クッション部２１を介して乗員１００からの荷重を受ける枠体状の構造部材である。
フレーム２２は、例えば、鋼、アルミニウム系合金などの金属材料などのクッション部２１よりも硬度が高い材料によって構成されている。
図３は、シートバックのフレームを車両前方側から見た状態を示す模式図である。
図４は、図３のIV－IV部矢視模式図である。

フレーム２２は、アッパメンバ２２ａ、サイドメンバ２２ｂを有する。
アッパメンバ２２ａは、車幅方向（乗員１００の肩幅方向）に延在する梁状の部材である。
アッパメンバ２２ａは、シートバック２０の上端部近傍に設けられている。
サイドメンバ２２ｂは、アッパメンバ２２ａの左右両端部から、下方へ延在している。
サイドメンバ２２ｂは、シートバック２０の側縁部に沿って配置されている。

肩甲骨支持部材２３は、左右のサイドメンバ２２ｂの間にわたして設けられた梁状の部材である。
肩甲骨支持部材２３は、例えば、鋼、アルミニウム系合金などの金属材料などのクッション部２１よりも硬度が高い材料によって構成された硬質部材である。
肩甲骨支持部材２３は、標準的な体形の乗員１００がシート１に着座した際に、乗員１００の肩甲骨１３２の後方側となるように配置されている。
肩甲骨支持部材２３は、例えば、座面部１０からのシートバック２０の表面に沿った高さが、４５５±１５ｍｍの範囲をカバーするように配置される構成とすることができる。
肩甲骨支持部材２３は、前後方向から見た場合に、肩甲骨１３２の少なくとも一部と重畳して配置される。
肩甲骨支持部材２３は、乗員１００の背部１３１と、クッション部２１の一部を挟んだ状態で対向している。

アクチュエータ２４は、肩甲骨支持部材２３を前後方向（乗員１００の上体１３０に近接又は離間する方向）へ駆動するものである。
アクチュエータ２４は、例えば、電動モータ、減速装置、及び、回転運動から並進運動に変換する機構などを有する。
アクチュエータ２４は、肩甲骨支持部材２３の両端部と、左右のサイドメンバ２２ｂとの間にそれぞれ設けられている。
肩甲骨支持部材２３、アクチュエータ２４は、協働してシートバック２０における肩甲骨１３２近傍と当接する箇所の剛性を変化させる剛性変化部として機能する。

上述したアクチュエータ２４を制御するため、実施形態のシート１は、以下説明する制御システム２００を有する。
図５は、アクチュエータを制御するシステムの構成を示す図である。
制御システム２００は、アクチュエータ制御ユニット２１０、環境認識ユニット２２０、ナビゲーション装置２３０、車速センサ２４０、ターンシグナルスイッチ２５０等を有する。

アクチュエータ制御ユニット２１０は、アクチュエータ２４に作動指示を与え、肩甲骨支持部材２３の前後方向位置を制御するものである。
アクチュエータ制御ユニット２１０は、現時点から所定時間内に乗員１００によるステアリング操作が行われるか否かを予測するステアリング操作予測部であるとともに、アクチュエータ２４を制御してシートバック２０における肩甲骨１３２近傍と当接する箇所の剛性を制御する剛性変化制御部である。
さらに、アクチュエータ制御ユニット２１０は、自車両が曲線路を通過する際に発生する横加速度を推定する横加速度推定部としての機能を有する。
アクチュエータ制御ユニット２１０の機能、動作については、後に詳しく説明する。

環境認識ユニット２２０は、ステレオカメラ装置２２１等のセンサの出力に基づいて、自車両周辺の環境を認識するものである。
ステレオカメラ装置２２１は、撮像範囲を自車両前方に向けた状態で、所定の基線長だけ左右方向に離間して配置された一対のカメラと、各カメラの撮像画像に公知のステレオ画像処理を施す画像処理装置を有する。
環境認識ユニット２２０は、ステレオカメラ装置２２１の出力に基づいて、自車両前方に存在しかつ自車両の走行が予想される道路の車線形状を認識する。
環境認識ユニット２２０は、自車両の前方に、所定時間内に自車両の通過が予想される曲線路が存在する場合には、当該曲線路の曲率半径を推定する。

ナビゲーション装置２３０は、例えばＧＰＳや、準天頂衛星システム（ＱＺＳＳ）などを利用して自車両位置を測位する測位装置、及び、地図データを蓄積した記憶媒体などを有して構成されている。
ナビゲーション装置２３０は、自車両位置、移動方向、移動速度に基づいて、地図データから自車両前方の曲線路を抽出し、この曲線路の曲率半径に関する情報をアクチュエータ制御ユニット２１０に提供する機能を有する。

アクチュエータ制御ユニット２１０、環境認識ユニット２２０、ナビゲーション装置２３０は、例えば、ＣＰＵ等の情報処理部、ＲＡＭやＲＯＭなどの記憶部、入出力インターフェイス、及び、これらを接続するバス等を有するマイクロコンピュータを有する構成とすることができる。
アクチュエータ制御ユニット２１０、環境認識ユニット２２０、ナビゲーション装置２３０は、例えば、ＣＡＮ通信システム等の車載ＬＡＮを介して、あるいは、直接に、通信可能に接続されている。

車速センサ２４０は、自車両の走行速度を検出するセンサである。
車速センサ２４０は、例えば、車輪を回転可能に支持するハブ部に設けられ、車輪の回転速度に応じた車速信号（典型的にはパルス信号）を出力する。
アクチュエータ制御ユニット２１０は、車速信号に基づいて、車両の走行速度を演算する。

ターンシグナルスイッチ２５０は、図示しないターンシグナルランプのオンオフ（点滅あるいは消灯）を乗員１００が切り替える操作部材（ターンシグナル操作検出部）である。
ターンシグナルスイッチ２５０の状態は、ターンシグナルランプに電力を供給する図示しないリレーの他、アクチュエータ制御ユニット２１０にも伝達される。

次に、実施形態のシートの動作について説明する。
図６は、実施形態のシートにおけるアクチュエータの制御を示すフローチャートである。
以下、ステップ毎に順を追って説明する。

＜ステップＳ０１：ターンシグナル作動有無判断＞
アクチュエータ制御ユニット２１０は、ターンシグナルスイッチ２５０の出力に基づいて、ターンシグナルが作動しているか否か（ドライバがターンシグナルオン操作を行ったか否か）を判別する。
ターンシグナルが作動している場合はステップＳ０４に進み、その他の場合はステップＳ０２に進む。

＜ステップＳ０２：前方道路曲率半径推定＞
アクチュエータ制御ユニット２１０は、環境認識ユニット２２０、ナビゲーション装置２３０の出力に基づいて、自車両から所定距離ｘ［ｍ］前方に存在する曲線路の曲率半径ｒ［ｍ］を推定する。
ここで、車速をｖ［ｍ／ｓ］、アクチュエータ２４が肩甲骨支持部材２３をその可動範囲における最後端部から最前端部に移動させるのに必要な時間（アクチュエータ２４の駆動時間）をｔ［ｓ］とした場合、所定距離ｘは、以下の式１の通りである。

所定距離ｘ［ｍ］＝ｖ［ｍ／ｓ］×ｔ［ｓ］ （式１）

その後、ステップＳ０３に進む。

＜ステップＳ０３：予測横加速度判断＞
アクチュエータ制御ユニット２１０は、ステップＳ０２において曲率半径を推定した曲線路を通過する際に、自車両に発生する横加速度Ａを演算する。
横加速度Ａ［ｍ／ｓ^２］は、車速Ｖ［ｍ／ｓ］の二乗を、曲率半径ｒ［ｍ］で除することによって算出できる。
算出された横加速度Ａが２ｍ^２／ｓ以上である場合はステップＳ０４に進み、その他の場合はステップＳ０５に進む。

＜ステップＳ０４：肩甲骨部支持剛性向上＞
アクチュエータ制御ユニット２１０は、アクチュエータ２４に指示を出し、肩甲骨支持部材２３を、可動範囲の後端部である通常時の位置から、前方側へ移動させる。
これによって、乗員１００の背部１３１と肩甲骨支持部材２３との間に介在するクッション部２１の弾性体が圧迫された状態となり、シートバック２０による肩甲骨１３２の支持剛性が向上する。
ここで、アクチュエータ２４は、肩甲骨支持部材２３を、可動範囲の前端部まで移動させる構成としてもよい。
また、アクチュエータ２４は、ステップＳ０３において演算した横加速度Ａの増加に応じて、肩甲骨支持部材２３の通常時の位置からの前進量を増加させる構成としてもよい。
その後、一連の処理を終了（リターン）する。

＜ステップＳ０５：肩甲骨部支持剛性復帰＞
アクチュエータ制御ユニット２１０は、アクチュエータ２４に指示を出し、肩甲骨支持部材２３を、通常時の位置に保持（その他の位置にある場合には通常時の位置に復帰）させる。
これによって、シートバック２０による肩甲骨１３２の支持剛性は、アクチュエータ２４により調整が可能である範囲の下限まで低下する。
その後、一連の処理を終了（リターン）する。

以上説明した実施形態によれば、以下の効果を得ることができる。
（１）乗員１００によるステアリング操作の予測に応じて、フィードフォワード制御でシートバック２０における乗員１００の肩甲骨１３２近傍と当接する箇所の剛性を向上させることにより、アクチュエータ２４による肩甲骨支持部材２３の駆動に要する時間に関わらず、乗員１００によるステアリング操作の反力を操舵初期から適切に受け止めて、ステアリング操作の操作性を向上することができる。
また、通常時にはステアリング操作時に対して剛性を低下させることで、快適性や、追突された場合の鞭打ち保護性能を確保することができる。
（２）ステレオカメラ装置２２１、ナビゲーション装置２３０を用いて自車両前方の車線形状を認識し、アクチュエータ制御ユニット２１０は車線形状に基づいてステアリング操作が行われるか否かを予測することにより、乗員１００がステアリング操作を開始する前に、ステアリング操作が行われることを精度よく予測することができる。
（３）ターンシグナルスイッチ２５０のオン操作を検出した場合にステアリング操作が行われると予測することにより、簡単な構成により適切に右左折、進路変更によるステアリング操作が行われることを予測することができる。
（４）シートバック２０のクッション部２１に埋設された肩甲骨支持部材２３を前後方向に移動させることで、シートバック２０における肩甲骨１３２近傍の支持剛性を変化させることにより、簡単な構成でステアリング操作が行われる際に十分な剛性向上効果を得ることができる。
（５）ステアリング操作が行われた後に車両に作用する横加速度を推定し、横加速度の向上に応じて肩甲骨１３２近傍の支持剛性の向上量を大きくすることにより、乗員の上体がステアリング操作の反力に加えて、車両の横加速度の影響を受ける場合に、横加速度に応じた剛性向上を行うことにより、横加速度が大きい領域においてもステアリング操作の操作性を改善することができる。

（変形例）
本発明は、以上説明した実施形態に限定されることなく、種々の変形や変更が可能であって、それらも本発明の技術的範囲内である。
（１）シート、制御システム、車両等の構成は、上述した実施形態に限定されることなく、適宜変更することができる。
例えば、シートを構成する各部材の形状、構造、材質、製法、配置、数量等は、適宜変更することができる。
また、制御システムの構成も、実施形態の構成にさらに他のユニット、センサ類を追加したり、一部のユニット、センサを省略してもよい。
（２）実施形態では、シートバックのクッション部に埋設された硬質部材の位置を変化させることで肩甲骨部の支持剛性を変化させているが、肩甲骨部の支持剛性を変化させる方法はこれに限らず適宜変更することができる。
（３）実施形態では、一例としてステレオカメラ装置及びナビゲーション装置を用いて自車両前方の曲線路の車線形状を認識し、曲率半径を推定しているが、車線形状を認識する手法はこれに限らず適宜変更することができ、例えば、路車間通信によって車線形状に関する情報を取得するようにしてもよい。
（４）実施形態では、車線形状に基づくステアリング操作の予測に応じて肩甲骨部の支持剛性を向上する制御、及び、ターンシグナルスイッチの操作によるステアリング操作の予測に応じて肩甲骨部の支持剛性を向上する制御をともに行っているが、これらの制御のうちいずれか一方のみを行う構成としてもよい。
（５）実施形態では、肩甲骨支持部材を左右一体として、操舵方向に関わらず同一の制御を行っているが、これに代えて、左右の肩甲骨近傍の領域にそれぞれ設けられた左右別体の肩甲骨支持部材を、独立して制御してもよい。例えば、旋回外側のみ肩甲骨部の支持剛性を向上する構成としてもよい。また、左右の肩甲骨部の支持剛性をともに向上するが、旋回外側のほうが旋回内側よりも剛性向上が大きい構成としてもよい。

１ シート １０ 座面部
２０ シートバック ２１ クッション部
２２ フレーム ２２ａ アッパメンバ
２２ｂ サイドメンバ ２３ 肩甲骨支持部材
２４ アクチュエータ
１００ 乗員 １１０ 腰部
１２０ 大腿部 １３０ 上体
１３１ 背部 １３２ 肩甲骨
１４０ 頭部 １５０ 腕
２００ 制御システム ２１０ アクチュエータ制御ユニット
２２０ 環境認識ユニット ２２１ ステレオカメラ装置
２３０ ナビゲーション装置 ２４０ 車速センサ
２５０ ターンシグナルスイッチ

Claims (5)

1. 車両のステアリング操作を行う乗員の腰部及び大腿部が載せられる座面部、及び、乗員の背部と当接するシートバック部を有するシートであって、
   前記シートバック部における前記乗員の肩甲骨近傍と当接する箇所の剛性を変化させる剛性変化部と、
   前記ステアリング操作が行われるか否かを予測するステアリング操作予測部と、
   前記ステアリング操作が行われることが予測された場合に、前記ステアリング操作が開始される前に前記剛性変化部に前記剛性を向上させる剛性変化制御部と
   を備えることを特徴とするシート。
2. 自車両前方の車線形状を認識する車線形状認識部を備え、
   前記ステアリング操作予測部は、前記車線形状に基づいて前記ステアリング操作が行われるか否かを予測すること
   を特徴とする請求項１に記載のシート。
3. 前記乗員によるターンシグナル操作を検出するターンシグナル操作検出部を備え、
   前記ステアリング操作予測部は、前記ターンシグナル操作を検出した場合に前記ステアリング操作が行われると予測すること
   を特徴とする請求項１に記載のシート。
4. 前記シートバック部は、前記乗員の背部に対向して配置された弾性体を有し、
   前記剛性変化部は、前記乗員の上体との間で前記弾性体の一部を挟むように配置されかつ前記弾性体よりも硬度が高い硬質部材と、前記硬質部材を前記乗員の上体に近接又は離間する方向に駆動する駆動部とを有すること
   を特徴とする請求項１から請求項３までのいずれか１項に記載のシート。
5. 前記ステアリング操作が行われた後に前記車両に作用する横加速度を推定する横加速度推定部を有し、
   前記剛性変化制御部は、前記横加速度の向上に応じて前記剛性変化部による剛性の向上量を大きくすること
   を特徴とする請求項１から請求項３までのいずれか１項に記載のシート。
   

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